AMT 南京航空航天大学芦小龙团队：声磁耦合型3D打印微纳机器人及其应用。
研究背景：
声学操纵微纳机器人作为一种功能独特的微纳作动部件，在微观颗粒（1-1000μm）操纵领域具有运动速度快、生物相容性好、能量利用率高等特点，吸引了越来越多的研究人员投入到该领域的研究当中。然而，现阶段针对微纳机器人的驱动研究主要集中在水体环境与生物体液环境，对于微纳机器人在粘度更高的生物油液与工程油液中的研究较为缺乏，这限制了声操控微纳机器人的潜在应用场景。油液环境具有运动粘度高、流动速度慢、运动阻力大等特点，超声驱动微纳机器人虽然在水基溶液环境中具备良好的运动能力和负载操纵能力，但油液环境对其运动能力的影响不可忽略，如何解决高粘度环境对微纳机器人运动性能的影响成为当前拓展微纳机器人应用场景的一大技术挑战。
文章概述：
南京航空航天大学的芦小龙团队，吴大伟团队，殷俊团队，南京工业大学刘文娟团队通过光固化微纳3D（Projection Micro Stereolithography，PμSL）打印技术与磁控溅射技术，设计并制备了一种集成气泡与鳍状结构声驱动单元并具有磁控辅助导航功能的声磁复合微纳机器人，该微纳机器人能够在高粘度油液环境中实现高速受控运动，并能够对直径在50-200μm的微粒实现精准操控，相关研究成果已发表在Advanced Materials Technologies杂志上。
图文导读：
图1.微纳机器人外形特征图与工作流程示意图
图2.微纳机器人微粒操控效果图
研究人员首先使用光固化3D打印机（S140,摩方科技）制备出了微纳机器人的外形结构，并通过磁控溅射设备（PVD 75，科特•莱思科）在机器人表面溅射出一层厚度为300nm的镍单质磁性功能层。研究结果表明，借助气泡共振与机器人主体上的鳍状结构在特定的声场中产生的声流，微纳机器人能够以 mm/s级别的速度在高粘度油液环境中进行运动，并通过磁场调控实现微纳机器人的方向调节与运动控制。后续实验验证该微纳机器人能够在多种油液环境中快速运动到指定位置，并通过气泡产生的次级声辐射力捕获不同尺寸的目标微粒，通过磁力驱动实现被捕获颗粒的长距离运输，并在指定位置实现精准释放。该研究提出了一种能在高粘度油液场景中进行微粒操纵的新型声磁耦合操纵微纳机器人，为拓展微纳机器人的工作领域与应用场景奠定了基础。
论文信息：
Acoustic-Magnetic 3D-Printed Microrobots for Hybrid Manipulation in Viscous Oil Environment
Lu, Xiaolong*，Zhao, Bincheng，Liu, Xiaoxiao，Chen, Xinhai，Wang, Bo，Wei, Ying，Cao, Long，Zhu, Zhexiao，Wu, Dawei*，Yin, Jun*，Liu, Wunjuan*
Advanced Materials Technologies
DOI:10.1002/admt.202502100
原文链接：
https://doi.org/10.1002/admt.202502100
期刊介绍：
Advanced Materials Technologies是跨学科研究的家园，涉及材料科学、创新技术与现实世界应用。无论是能源、医疗保健、电子、光学、微流体、传感器还是环境技术，我们欢迎所有应用材料主题，特别强调先进设备的设计、制造与集成。
来源：Advanced Materials Technologies
