Cnbeta 2024年12月15日
磁性"元片"材料可像传送带一样移动物体
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北卡罗来纳州立大学的科学家们研发出一种磁性元薄片,它由弹性聚合物和磁性微粒组成,通过磁场控制其表面变形,实现对物体和液体的移动。该元薄片表面蚀刻有三角形棋盘格图案,使其更具灵活性。通过控制磁场方向和强度,元薄片表面可以像波浪一样移动,从而推动物体。该技术可用于移动脆弱或形状不规则的物体,且反应速度快,仅需两毫秒。未来,这项技术有望应用于触觉技术、游戏和无障碍设备等领域。

🧲 磁性元薄片由弹性聚合物和磁性微粒构成,通过施加磁场,实现对物体和液体的非接触式移动。

📐 元薄片表面蚀刻有三角形棋盘格图案,增强了其灵活性,使其能够根据磁场的变化进行变形,产生凹陷或凸起。

🌊 通过调整磁场方向和强度,元薄片表面可以像波浪一样移动,从而实现对物体的推动和控制,其反应速度极快,只需两毫秒。

🧪 研究人员成功演示了使用该元薄片移动多种非磁性物体,包括珠子、玻璃载玻片、木板、树叶以及水滴,展示了其广泛的应用潜力。

北卡罗来纳州立大学(NCSU)的科学家们创造了一种磁性"元薄片",无需机械臂或机械手就能移动物体和液体。这种装置本质上是一种由弹性聚合物制成的薄片,其中嵌入了磁性微粒。 其中蚀刻了一个三角形棋盘格图案,使其更加灵活,可按需变形。


其原理是,当磁场从元片下方向四周移动时,磁场的不同区域会产生向上或向下的气泡。 举例来说,如果想制造一个凹陷,可以让该部分磁场对材料中的磁性粒子产生吸引力,而让它产生排斥力则可以制造一个山丘。 它的反应速度也很快,只需两毫秒就能对磁场变化做出反应。

该研究的共同通讯作者尹杰说:"通过控制磁场的方向,实际上可以使元片表面像波浪一样移动。调整磁场强度决定了波浪的起伏程度。"

利用这种机制,可以远程控制元片,通过升高和降低不同区域来推动物品移动。 研究小组利用一系列非磁性物体进行了演示,包括小珠子、玻璃载玻片、木板、树叶,甚至使用超疏水材料的水滴。 在所有情况下,这些物体都可以通过特定的磁控制序列滚动并推到所需位置。

研究人员说,这种方法旨在帮助移动对于机械臂、抓手、爪子和其他系统来说可能过于脆弱或形状不合适的物体。 下一步的工作是缩小这种方法的规模,研究人员还表示,可能还会有其他应用出现。

尹杰说:"我们还对如何利用这种方法创造触觉技术很感兴趣,这种技术可能会应用于从游戏到无障碍设备等各种领域。"

这项研究发表在Science Advances杂志上。 请在下面的视频中观看元片的实际应用。

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