本技术介绍了一种创新的磁性水凝胶机器人制备方法,该方法利用双光子掺杂打印技术。该过程涉及选择Fe和Pt作为原料,并添加表面活性剂与反应诱导剂,通过热还原分解法制造出具有铁磁性能的水凝胶机器人。
背景技术
软体机器人是一种可以半自主或全自主执行任务的机器人,尤其尺寸在毫米级及以下尺度下,其适应性和灵活性使其在狭小复杂环境中表现突出,如在人体内部进行医疗操作。这种机器人能够进入传统工具难以到达的部位,进行检测、诊断和治疗,在医学领域具有广泛应用前景。
传统机器人由于刚性部件的限制,在生物体内的应用面临环境适应性差的问题。相比之下,软体机器人由于其接近生物材料的模量(约104到109Pa),在与生物组织接触时能有效减少对组织的损伤,通过连续变形适应复杂的生物环境,从而在生物医学领域显示出重要的潜力。磁控驱动是软体机器人一种关键的驱动方式,其行为源自软材料中的磁性单元对外部磁场的响应。当磁性单元(如铁磁性或顺磁性材料)处于磁场中时,磁性单元会受到磁力和磁力矩的作用。顺磁性材料的磁性仅在外磁场作用下存在,一旦磁场移除即失去磁性;而铁磁性材料在磁场中能够保持剩磁,即使磁场移除后仍能保持一定的磁性。铁磁性材料的剩磁与外部磁场的相互作用使得软体机器人可以实现多种运动模式和变形行为。
尽管如此,在实际应用中,软体机器人仍面临一些挑战。首先,在血管等生物环境中,血液流动对机器人产生的冲击使得精准控制变得极具挑战。其次,常用的钕铁硼磁性材料在生理环境下会逐渐腐蚀并释放有潜在生物毒性的重金属钕离子,限制了其在生物医学领域的应用。
实现思路