讓普通物體變?yōu)槟茏摺⒎瓭L和蠕動(dòng)的機(jī)器人

據(jù)了解，這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是擴(kuò)大昆蟲大小機(jī)器人的使用，這種毫米大小的機(jī)器人適合在人體上應(yīng)用。不過這項(xiàng)新研究的研究人員并不是從頭開始制造磁性微機(jī)器人，而是著手開發(fā)一種可以用普通物體來制造磁性微機(jī)器人的工具。這種工具以一種叫做M-spray的磁性涂層的形式出現(xiàn)，它由聚乙烯醇、谷蛋白和鐵顆粒制成，可以附著在各種材料的光滑和有紋理的表面上。

研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者Shen Yajing博士表示：“我們的想法是，通過穿上這種‘磁性外套，我們可以把任何物體變成機(jī)器人并控制它們的運(yùn)動(dòng)。我們研發(fā)的M-spray可以粘在目標(biāo)物體上，然后在磁場驅(qū)動(dòng)下‘激活目標(biāo)物體。”

M-spray形成的薄膜厚度不到1/4毫米，研究小組稱這是保持原始物體形狀和大小的關(guān)鍵。研究小組用棉線、薄膜和塑料管作為他們的起始物體來演示這種方法。實(shí)驗(yàn)中，它們變成了柔軟的微型機(jī)器人，能在磁場的幫助下行走、爬行和滾動(dòng)，并且更有趣的是，一旦涂上涂層，其移動(dòng)方式并不是一成不變的。

實(shí)際上，移動(dòng)模式可以根據(jù)需要通過潤濕固化的涂層把它變成一種類似膠水的物質(zhì)來重新編程。然后通過施加強(qiáng)磁場，涂層內(nèi)的磁顆粒可以重新分布和排列進(jìn)而改變機(jī)器人對(duì)磁場的反應(yīng)方式。

為了演示這一點(diǎn)，研究小組讓這個(gè)機(jī)器人同樣從毛蟲般的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)楦牧鞘诛L(fēng)琴折疊般的動(dòng)作以此從狹窄的縫隙中擠過去。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員用M-spray包覆了一根導(dǎo)管并對(duì)其運(yùn)行中的運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行了重新編程使其既能平穩(wěn)轉(zhuǎn)彎又能急轉(zhuǎn)彎，這樣當(dāng)這些醫(yī)療設(shè)備插入人體時(shí)就可以避免受傷的情況發(fā)生。

在隨后進(jìn)行的試驗(yàn)中，研究人員給兔子注射了膠囊并通過放射成像跟蹤它們?cè)谖咐锏幕顒?dòng)，當(dāng)膠囊到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)涂層發(fā)生溶解。這是由于M-spray的組成使其在磁場或酸性環(huán)境下分解成了粉末。

“M-spray的所有原材料即PVA、谷蛋白和鐵顆粒都是生物相容性的，”Shen說道，“分解后的涂層會(huì)被人體吸收或排出體外。”

除了生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，該團(tuán)隊(duì)還看到了這項(xiàng)技術(shù)的一系列潛在用途。Shen博士指出，他們希望這種微機(jī)器人能在不同領(lǐng)域發(fā)展和應(yīng)用如主動(dòng)運(yùn)輸、可移動(dòng)傳感器和設(shè)備，尤其是在有限空間的任務(wù)中。