磁驱动软体机器由于其辛勤无绳、精准抑制和快速反应等特点已被诳骗于软机器东谈主、航空航天、医疗器械和柔性电子等多个限度。连年来，学者们冷落了可重构磁驱动软体机器的见地，使其在不同环境下更具相宜性和生动性ManBetX万博体育官网在线登录，以知足日益增长的诳骗场景和功能需求。但是，由于短少合理的结构筹划和相应的一体化制造时期，完满磁驱动软体机器的精准重构仍然是一项时期挑战，严重限制了磁驱动软体机器的工程化诳骗。

青岛理工大学兰红波&朱晓阳课题组，勾通华南理工大学章圆方副磨真金不怕火、上海交通大学王东副磨真金不怕火冷落了可重构磁驱动软体机器一体化制造新时期，拓展了磁驱动软体机器的诳骗场景。本文冷落了“像素化”见地，将磁驱动软体机器灵验地诀别为突破的像素点，并发展了一种基于墨水直写和熔融千里积3D打印的集成制造关节，从而完满了对重构过程中各个像素的精准颓败抑制。受折纸时期的启发，基板收受了弹性材料，并将各像素之间用折痕敞开，从而改善了盘曲性能。由于像素和折痕区域由不同材料制成，机器盘曲部分的性能不再受像素区域材料硬度的影响。所冷落的复合制造工艺既能确保机器分辨率，又能填充高浓度材料（图1）。其中，墨水直写工艺用于制备像素的基底、折痕和外框，而熔融千里积工艺则用于在像素中填充磁性致动材料（磁性颗粒的质地比高达80%）。实验扫尾标明，制备出的折痕赞助像素化可重构磁驱动软体机工具有出色的盘曲性能和重构精度（图2）并考据了其重构性（图3）。为了展示基于该念念想筹划的磁驱动软体机器的诳骗智商，模拟了当然界中虫豸的畅通模式（图4）、筹划了一种典型的磁控开关（图5）和七种不同的基本逻辑电路（图6）。与单一均质材料的可重构磁驱动软体机器比较，折痕赞助像素化筹划栽种了重构精度，同期增强了多项性能主义。该磋议鼓动了结构、材料和工艺的集成增材制造，促进了可重构磁驱动软体机器性能的发展。

关联磋议责任以“Integrated 3D printing of reconfigurable soft machines with magnetically actuated crease-assisted pixelated structures”为题发表在Additive Manufacturing（DOI: 10.1016/j.addma.2024.104513）上。

图1. 诞生、工艺和旨趣：(A) 使用的打印诞生，集成了墨水直写工艺（DIW）和熔融千里积工艺（FDM）；(B) 具体的工艺经由：最初通过DIW打印基板和机器外框，然后通过FDM填充可重构磁性材料，终末通过DIW完满封装；(C) 重构的基答应趣，通过加热完满材料的相变，在外部磁场的作用下完满磁性颗粒在机器中的转向，终末通过相变锁定磁性的标的；为考据重构的可行性制备的双像素机器。

图2. 性能测试：(A) 距离和深度的界说：距离是指从机器左端入手的水平测量值。深度指从封装名义向下延迟的折痕垂直测量值；(B) 剩余磁场强度散播；(C) 曲率半径与折痕深度之间的联系；(D) 机器在均匀磁场下不同折痕深度的盘曲手脚仿真扫尾与实验扫尾的比较：(i) 深度=0.1 mm；(ii) 深度=0.3 mm；(iii) 深度=0.5 mm；(iv)深度=0.7 mm；(E) 无像素化筹划的机器；(F) 无折痕像素化筹划的机器；(G) 既有像素化筹划又有折痕筹划的机器：(i) 结构暗意图；(ii) 80℃时距离与温度的联系；15 mm距离处加热到100℃频繁间与温度的联系；(iii) 80℃时右侧像素中心的温度；(iv) 100℃加热40秒15 mm距离处的温度。

图3. 16像素磁驱动软体机器的重构考据：(A) 16像素机器的什物图（驱动现象下磁性颗粒的磁性是无序的）；(B) 构型1：沿中心线折叠；(C) 构型2：沿对角线折叠；(D) 构型3：铲子方法；(E) 构型4：拱桥方法；(F) 构型5：地谈方法；(G) 构型6：四角星方法：(i) 磁场散播；(ii) 践诺驱动后果；(iii) 仿真扫尾。

图4 畅通明果演示：(A) 翻腾模式；(B) 爬行模式（比例尺：10 mm）

图5. 磁控开关的筹划：(A) 机器的暗意图；(B) 平行开关阵列的暗意图；(C) 用于制备的诞生；(D) 构型1：第一个LED点亮；(E) 构型2：第二个LED点亮；(F) 构型3：第三个LED点亮：(i) 磁场散播；(ii) 激活扫尾的模子；(iii) 磁驱动的践诺后果。

图6. 逻辑电路筹划：(A) 逻辑电路的爆炸视图；(B) 非（NOT）电路：(0)→1，(1)→0；(C) 与（AND）逻辑电路：(0,0)→0，(0,1)→0，(1,0)→0和(1,1)→1；(D) 或（OR）逻辑电路：(0,0)→0，(0,1)→1，(1,0)→1，(1,1)→1；(E) 或非（NOR）逻辑电路：(0,0)→1，(0,1)→0，(1,0)→0，(1,1)→0；(F) 与非（NAND）逻辑电路：(0,0)→1，(0,1)→1，(1,0)→1，(1,1)→0；(G) 异或（XOR）逻辑电路：(0,0)→0，(0,1)→1，(1,0)→1，(1,1)→0；(H) 同或（XNOR）逻辑电路：(0,0)→1，(0,1)→0，(1,0)→0，(1,1)→1。

论文信息：

Youchao Zhang, Xiaoyang Zhu*, Huangyu Chen, Ruichen wang, Siqi Qiu, Houchao Zhang, Hongke Li, Zhenghao Li, Rui Wang, Fan Zhang, Guangming Zhang, Yuan-Fang Zhang*, Dong Wang*and Hongbo Lan*，Integrated 3D printing of reconfigurable soft machines with magnetically actuated crease-assisted pixelated structures，Additive Manufacturing

DOI:10.1016/j.addma.2024.104513

开头：高分子科学前沿ManBetX万博体育官网在线登录