瑞典大學研究人員在3D印表機基礎上研製出4D列印微米級軟機器人

【極果播報】據外媒報道,瑞典林雪平大學的一組研究人員利用基於擠壓的3D印表機開發了一套用於微機器人的微執行器。據說該致動器包含一種電活性聚合物,該聚合物在列印後在存在電荷的情況下會改變形狀,從而賦予其4D功能,在軟機器人中,這相當於肌肉收縮。

瑞典大學研究人員在3D印表機基礎上研製出4D列印微米級軟機器人

雖然4D列印的軟機器人通常僅限於釐米或毫米級,但如今技術研究人員將其驅動機制縮小到微米範圍,厚度約為20微米。他們聲稱自己的定製機器具有多功能性和可擴充套件性,並希望藉助以前看不見的複雜微型機器人來“擴大軟機器人的範圍”。

瑞典大學研究人員在3D印表機基礎上研製出4D列印微米級軟機器人

4D列印也是一種3D列印方法,透過這種方法制造的物體會隨著時間的流逝使用能夠變形的材料進行變形處理。

瑞典大學研究人員在3D印表機基礎上研製出4D列印微米級軟機器人

據瞭解,研究的第一階段涉及構建印表機。機器的基礎是三軸可程式設計CNC工作臺,配備了高精度的流體分配系統,連線到分配系統的是5mL鎖定注射器,從而透過平臺的橫向運動控制擠出速率。

瑞典大學研究人員在3D印表機基礎上研製出4D列印微米級軟機器人

研究人員首先在載玻片上放置了一層僅40nm厚的金薄層,以形成導電層。然後用注射器將一層可紫外線固化的聚氨酯丙烯酸酯凝膠分配到導電層上。凝膠將繼續形成微致動器的“身體和手臂”。凝膠在紫外光下完全固化後,研究小組在金片的另一面上沉積了一層聚吡咯(EAP)。

經過無數次的嘗試和失敗,她們打印出長度範圍從5000微米一直到1000微米的微致動器,最薄的微致動器只有20微米厚。研究人員發現,與其他3D列印方法的典型1kV +相比,他們可以以低至1V的電位來啟動裝置。科學家們認為,他們的工作顯示出透過3D列印技術將低成本微型機器人小型化的巨大潛力。

瑞典大學研究人員在3D印表機基礎上研製出4D列印微米級軟機器人

除此之外,賴斯大學的研究人員最近使用4D列印了自己的軟機器人,這些機器人會因溫度變化而啟用,他們打算將這項技術開發到可以用於按需重新配置自身的生物醫學植入物的程度,這將是醫療界的一大進步。

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