新型电磁喷雾将物体转化为用于生物医学应用的毫微机器人

由城市大学的科学家领导的一项联合研究项目中的研究人员已经开发出一种简单的方法，可以通过用胶水状的磁性喷雾剂涂覆物体来制造微型机器人。在磁场的驱动下，被涂物体可以在表面爬行，行走或滚动。由于磁性涂层具有生物相容性，可以在需要时分解成粉末，因此该技术证明了生物医学应用的潜力，包括导管导航和药物输送。

该研究团队由城大生物医学工程系(BME)副教授沉亚静博士与中国科学院深圳先进技术研究院(SIAT)合作。该研究结果已发表在科学期刊《科学机器人》上，标题为“凝集磁性喷雾将无生命的物体转化为用于生物医学应用的毫微机器人。”

用“磁性外套”将物体转变成毫微机器人

科学家一直在开发可以适应不同环境的毫微微机器人或昆虫规模的机器人的探索和生物医学应用的。

沉博士的研究团队提出了一种简单的方法，可以通过使用复合胶状磁喷涂剂(称为M喷涂)对物体进行涂层来构造毫微微机器人。“我们的想法是，通过穿上这种磁性外套，我们可以将任何物体变成机器人并控制其运动。我们开发的M喷雾可以粘附在目标物体上，并在磁场驱动下激活它。”

M喷涂由聚乙烯醇(PVA)，面筋和铁颗粒组成，可立即，稳定且牢固地粘附在1-D，2-D或3-D物体的粗糙，光滑表面上。它在表面上形成的薄膜厚度仅为0.1至0.25毫米，足够薄以保留物体的原始尺寸，形式和结构。

用M喷涂对物体进行涂层后，研究人员用单个或多个磁化方向将其磁化，这可以控制磁场如何移动物体。然后他们在物体上加热直到涂层固化。

这样，当受到磁场驱动时，这些对象可以转换为具有不同运动模式的Millirobots，例如在玻璃，皮肤，木材和沙子等各种表面上爬行，翻转，行走和滚动。该小组通过将棉线(1-D)，折纸(2-D平面)，聚二甲基硅氧烷薄膜(2-D弯曲/软表面)和塑料管(3-D圆形物体)转换成软爬行动物机器人来展示了此功能，多足机器人，步行机器人和滚动机器人。

由CityU的科学家领导的一项联合研究开发了一种通过用磁性喷涂剂涂覆物体来制造Millirobots的简单方法。由于磁性涂层具有生物相容性，可以在需要时分解成粉末，因此该技术证明了生物医学应用的潜力。图片来源：城市大学

按需重新编程以更改运动模式

团队可以根据需要重新编程millirobot的运动模式。本文的第一作者杨雄先生解释说，按照惯例，机器人的初始结构通常在构造后就固定下来，从而限制了它在运动中的多功能性。但是，通过将固化的M喷涂涂层完全润湿以使其像胶水一样具有粘性，然后通过施加强磁场，可以改变M喷涂涂层的磁性颗粒的分布和排列方向(易磁化轴)。

他们的实验表明，相同的millirobot可以在不同的运动模式之间切换，例如从在宽敞的环境中更快的3-D毛毛虫运动到通过狭窄间隙的较慢的2-D六角琴运动。