视频:自组装微粒机器可拾取和运输材料,形成自发装配线

科学家们报告称,一小群游动的磁性粒子可以自组装成微型机器,能够操纵其他粒子。

这些粒子可以通过远程控制来抓取和移动其他物体,这有望实现以前机器无法实现的精确而精细的制造工艺。

据阿贡国家实验室的研究人员称,这些铁磁性粒子夹在水和油的层之间,在没有磁场的情况下会随意漂浮。但当施加一个垂直于液体的交变磁场时,粒子会聚集在一起形成带刺的圆形,研究人员将其昵称为“aster”(意为“星形花”,因其外观相似)。当电流关闭时,这种星形结构会解体。

另一个平行于表面的磁场可以操纵aster周围的涡流,使粒子游动。根据ANL的物理学家Alexey Snezhko和Igor Aronson的说法,改变这个磁场可以改变它们的运动。Snezhko说,这使得它们可以被精确控制以完成特定任务——他们将aster称为“微型机器人”。

aster可以游动,像吃豆人一样张开嘴抓取另一个物体,并将其运输到另一个地方。观看下面的视频,其中一个aster蜷缩起来,在视野中优雅地、有机的运动着,搬运了一个小玻璃珠。据ANL新闻稿称,这个玻璃珠的重量是自组装aster的四倍。

大多数机器人抓取精细物体都很困难;灵敏度和用力抓取之间的平衡是机器人学的重大挑战。因此,抓取微小脆弱物体的能力有望使aster在微观制造领域发挥作用。

同一个团队此前开发了自组织丝状链,充当磁性蛇,涉及到磁性微粒在水面上漂浮。但那些太大了,因为水和其上方空气的密度差太大,正如Wired Science指出的那样。在这种情况下,使用两种液体——油和水——使得Snezhko和Aronson能够创造出更小的结构。

据Wired报道,到目前为止,研究人员可以在亚毫米级的精度范围内,操纵aster携带从150微米到3毫米不等大小的粒子。它们有一天可能被用于广泛的工艺,从制造到医学。这项研究发表在Nature Materials上。

[阿贡国家实验室 经由 Wired Science]

 

更多优惠、评测和购买指南

 
丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

© .