香港中文大学研究生，香港中文大学研究生申请要求
摘要：磁性微型软体机器人可以无创地进入受限空间，并为微创手术、显微操作和靶向药物递送等生物医学应用提供理想的解决方案。但是，现有的微型软体机器人大多基于磁性固体材料，它们的可变形性有限，难以在狭窄的空间中进行导航运动。将磁性液体材料（如磁流体）应用于构建微型软体机器人将进一步推动这一领域的研究。最近的研究工作表明，不同尺寸的铁磁流体液滴可以充当各种微型机器人。但是这些微型机器人大多都是在低浸润条件下实现的，尚未深入探索铁流体液滴和界面之间浸润特性不同的情形。因此有必要进一步挖掘铁磁流体液滴应用于构建微型软体机器人的全部潜力。
鉴于此，香港中文大学张立教授团队、卡内基梅隆大学Carmel Majidi教授团队展示了如何利用铁磁流体的润湿特性用于创建多功能软体机器人的能力（图1）。铁磁流体液滴表现出多模态运动行为，并且可以控制单个液滴分裂形成多个子液滴，然后按需重新融合。液滴机器人可以适应非结构化环境，在复杂的地形里面来回穿梭。另外，铁磁流体液滴可以被配置为液体胶囊，用于液体或固体药物递送（图2）。还可以被配置充当液体纤毛阵列，用于泵送生物流体（图3）。还可以充当液体皮肤，主动靶向硅胶弹性体结构，将其转变成可以运动微型机器人（图4）。这项工作改善了小型磁性软体机器人的可实现的复杂性，将激发新的制备策略，并有望在未来的生物医学应用领域发挥重要作用。该工作以“Exploiting ferrofluidic wetting for miniature soft machines”为题发表在《Nature Communications》。文章第一作者是香港中文大学博士后孙猛猛博士，共同一作是博士生郝博，香港中文大学张立教授和卡内基梅隆大学Carmel Majidi教授为论文的共同通讯作者。
图1：示意图和实验快照显示了铁氟液滴的多功能性：用作液体胶囊，用作无线液体纤毛，用作无线液体皮肤。
图2：液体胶囊以各种运动模式进行操作，同时携带液体或固体货物并按需释放。（i）运输液体货物。（ii）运输固体货物并混合。（iii）将两个液体胶囊一起运动以输送液体货物然后合并。
图3：铁磁流体液滴充当液体纤毛进行液体泵送。
图4：铁磁流体液滴充当液体皮肤将各种结构的硅胶弹性体转变成磁性软体机器。
后记：该工作是张立教授团队近期关于磁驱动微型机器人相关研究的最新进展之一。近年来，张立教授课题组报道了一系列磁驱动微型机器人研究成果，实现了毫米尺度软体机器人磁编程控制和微米尺度机器人群体调控。（ Nat. Commun.,2022, 13(1); Sci. Adv.,2022, 8(40): eabq8573; Sci. Adv.,2022, 8(25): eabn8932; Nat. Mach. Intell.,2022, 4(5): 480-493; Adv. Mater.,2022, 34(17): 2109126; Sci. Robo.,2021, 6(52): eabd2813.; Sci. Adv.,2021, 7(9): eabe5914; Adv. Mater.,2021, 33(4); Adv. Mater.,2021, 33(37); Nat. Commun.,2019, 10(1); Nat. Commun.,2018, 9(1).）
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-35646-y
来源：高分子科学前沿
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