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来自北卡罗来纳州立大学和伊隆大学的研究人员研制出了人造纤毛，或毛发状结构，可以在磁场作用下弯曲成新的形状，然后暴露在适当的光源下又恢复原来的形状。
“这项工作扩展了磁性纤毛的能力和我们对它们行为的理解，这在软机器人，包括微机器人方面有潜在的应用，”北卡罗来纳州材料科学和工程教授、一篇关于这项工作的论文的通讯作者乔·特雷西说。“这项工作的一个关键点是，我们展示了形状记忆磁性纤毛，它的形状可以设定、锁定、解锁和重新配置。这一特性将有助于增强和新的应用。”
这一发现建立在团队的基础上早期的研究设计可以用磁铁和光线控制的软机器人。然而，与之前的工作有很大的不同。
这篇论文的合著者、伊隆大学的物理学教授本·埃文斯(Ben Evans)说:“纤毛是由磁性力矩驱动的，这意味着纤毛会旋转，并与廉价的永磁体的磁场对齐，而不是被磁铁拉向。”“在我们早期的工作中，软机器人的驱动依赖于磁场梯度，通过拉动它来移动机器人。这种新方法为设计软机器人提供了另一种工具。”
研究人员还开发了一个理论模型，允许用户预测形状记忆磁纤毛在被启动或启动时的反应。此外，该模型还解释了为什么纤毛会做出这样的反应。
这篇论文的第一作者Jessica Liu说:“这些形状记忆磁性纤毛也很容易通过使用廉价的永磁体进行自组装来制造。”Jessica Liu最近刚从北卡州立大学毕业。“我们乐观地认为，这些演示和我们的模型可以帮助研究机构设计具有特定应用新功能的纤毛系统。”
“我们认为这项工作将有助于推进软机器人的能力，”特雷西说。
纸”,光热可重构形状记忆磁性纤毛发表在杂志上先进材料技术．这项研究得到了美国国家科学基金会CMMI-1663416和CMMI-1662641的支持。这项工作的部分工作是在北卡罗来纳州分析仪器设施和杜克大学共享材料仪器设施进行的，这是由北卡罗莱纳州和美国国家科学基金会资助的cecs -1542015。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
光热可重构形状记忆磁性纤毛
作者:杰西卡A.-C。北卡罗莱纳州立大学的Joseph B. Tracy;埃隆大学(Elon University)的本杰明·埃文斯(Benjamin A. Evans)
发表: 5月25日,先进材料技术
DOI: 10.1002 / admt.202000147
文摘:刺激响应聚合物对微致动器很有吸引力，因为它们可以很容易地小型化和远程驱动，实现不系绳操作。在本研究中，磁性铁微粒子分散在热塑性聚氨酯形状记忆聚合物基体中，并在两个永磁体之间的垂直磁场中通过溶剂铸造形成人工磁性纤毛。微粒子的磁矩相互作用，在外加磁场的作用下排列，驱动磁纤毛沿磁场方向自组装。由此产生的磁性纤毛可以利用光和磁场作为远程刺激进行重新配置。通过联合磁驱动和光热加热获得的临时形状可以通过关闭光和磁场锁定。随后，在没有磁场的情况下打开灯，驱动恢复永久形状。通过施加机械约束和高温退火，在准备纤毛后，永久形状也可以重新编程。在磁纤毛阵列上应用光学模式转换掩模来实现空间控制驱动。建立了一种预测形状记忆磁性纤毛反应的理论模型，阐明了观察到的现象背后的物理机制，使纤毛系统的设计和优化适用于特定的应用。
