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科学网—科学家研制纳米“铁磁纸” 可制造微型

2020-05-05 21:49

科学家研制纳米“铁磁纸” 可制造微型机器人

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中美两国科研人员采用全液相3D打印技术,制备出一种新型磁性液滴,既具有液体的流动性又具有永久磁性,为研制柔性电子、可靶向输送药物的磁控液体机器人等提供了新途径。图片来源网络纳米级层面,传统的铁磁流体本身不存在磁极,只有在外加磁场作用下被持续磁化才能表现出特定磁性。但发表在最新一期美国《科学》杂志上的研究显示,这种新的磁性液滴材料不需要外加磁场就能表现得像一块固体磁铁,且看起来仍然像液体一样。北京化工大学和马萨诸塞大学阿默斯特分校、美国能源部下属劳伦斯伯克利国家实验室等机构研究人员采用全液相3D打印技术,“打印”出直径约1毫米的铁磁流体液滴,每个液滴中含有大量直径为20纳米的氧化铁纳米颗粒。磁力测定显示,大约10亿个纳米颗粒“挤在一起”,它们在磁性线圈的激发下表现出磁性。这些外部的纳米颗粒将磁性定向传递到液滴核心的纳米颗粒上,使整个液滴具有了永久磁性。图片来源网络研究人员利用全液相3D打印和微流控成型技术,可以制造出任意形状的磁性液滴;将它们分成更小的液滴后,仍然可保持磁性;已成型液体还可通过改变酸碱环境实现可逆磁化或消磁。由于其特殊的物理性质,铁磁流体目前应用在电子设备、医疗器械,机械工程和材料科学研究中。这种新型铁磁液滴未来有望应用在更多场景中,例如可在人体内靶向输送药物的磁控机器人、可操控的液态微反应器等。

美国科学家成功研制出一种叫做“铁磁纸”的纳米等级材料。

据美国科学日报报道,日前,美国普渡大学的研究人员成功研制一种磁性“铁磁纸”,它可用于制造手术仪器中的低成本“微型发动机”,研究细胞的微型镊子,微型机器人以及小型扬声器等。

这种特殊材料是采用矿物油和氧化铁“磁纳米微粒”浸透在普通纸张或者报纸上形成的,然后这种带有纳米微粒的纸张可在磁场中应用。电子计算机工程兼生物医学工程师教授芭芭克-齐伊(Babak Ziaie)说:“纸张是一种多孔基体,因此我们可以在纸张上承载一些特殊的物质,使其具备独特的功能。”

该新材料以低成本方式制造小型立体扬声器,微型机器人或者具有多种用途的发动机,其中包括控制细胞的镊子和最低程度侵入手术的柔韧性机械手指。齐伊说:“由于铁磁纸非常柔软,并不会对人体细胞或者组织构成损害,而且制造起来非常便宜。你可以剪裁一小块,用于制造微型发动机。”

一旦普通纸张上浸入“铁磁流体”混合物,纸张就覆盖着一层生物塑料薄膜,它具有一定程度的抗水性,避免液体蒸发,并能显著提高强度、硬度和弹性等机械性能。这项新材料的详细资料将于1月24日至28日在香港召开的第23届微电子机械系统IEEE国际会议上公布。

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