保罗·谢勒研究所PSI和苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种可以执行不同动作的微型机器。首先，蓝冠国际平台微型机器人组件中的纳米磁性元件被磁编程，然后各种运动由磁场控制。例如，这种只有几十微米宽的机器可以用于人体进行小型操作。研究人员现在已经在科学杂志《自然》上发表了他们的研究结果。

 

这个只有几微米宽的机器人，让人联想到日本折纸艺术中的纸鸟。但是，与纸结构不同的是，机器人的移动就像魔术一样，没有可见的力。它拍打翅膀或弯曲脖子，缩回脑袋。这些动作都是由磁力产生的。

 

保罗·谢勒研究所PSI和苏黎世联邦理工学院的研究人员已经用含有小纳米磁性的材料组装出了这种微型机器。这些纳米磁极可以设定成特定的磁性取向。当程序控制的纳米磁铁暴露在磁场中时，特定的力作用于它们。如果这些磁铁位于柔性元件中，作用在它们上的力使元件移动。

 

编程的nanomagnets

 

纳米磁铁可以被一次又一次地编程。这种重新编程产生了不同的力量，并产生了新的运动。

 

为了建造微型机器人，研究人员在氮化硅薄片上制作了钴磁铁阵列。用这种材料制成的鸟可以做各种各样的动作，如拍动、悬停、转身或侧滑。

 

视频显示了这种微型机器人的动作，蓝冠官网注册它的形状就像一只只有几十微米宽的小鸟。左上角的图用不同的颜色说明了纳米磁性材料在每个组件上的排列可以被不同的磁化。下面展示了每个面板是如何不同地磁化的(红色箭头)。视频(右下)展示了拍动的动作(右上)。资料来源:保罗·谢勒研究所/苏黎世瑞士联邦理工学院

 

“微型机器人完成的动作只需要几毫秒，”苏黎世联邦理工学院材料系介观系统教授、PSI多尺度材料实验实验室主任劳拉·海德曼说。但是，对纳米磁铁的编程只需要几纳秒。这使得一个接一个的不同动作的编程成为可能。这意味着这种微型鸟可以先扇动翅膀，然后滑到一边，然后再扇动。海德尔曼说:“如果需要的话，这种鸟也可以在它们之间盘旋。”

 

Laura Heyderman(左)和Tian-Yun Huang(中)在看折纸鸟的模型，而Jizhai Cui在显微镜下观察真正的微型机器人。他能看到的是研究人员制作的视频。资料来源:Paul Scherrer研究所/Mahir Dzambegovic

 

微型智能机器人

 

这一新颖的概念是微机器人和纳米机器人的重要一步，它们不仅可以存储信息来执行特定的动作，还可以被重新编程来执行不同的任务。苏黎世联邦理工学院机械与工艺工程系主任布拉德利·纳尔逊解释说:“可以想象，在未来，一个自主的微型机器将通过人体血管导航，执行杀死癌细胞等生物医学任务。”苏黎世联邦理工学院机器人与智能系统研究所的研究员Tianyun Huang说:“其他应用领域也是可以想象的，例如柔性微电子或改变光学特性的微透镜。”

 

此外，蓝冠官网注册表面特性发生变化的应用也是可能的。介观系统实验室的工程师和研究员崔继泽(音译)说:“例如，它们可以用来制造既能被水润湿又能防水的表面。”