草履蟲和某些其他微生物通過來回甩動(dòng)被稱為纖毛的附屬物在液體中移動(dòng)。科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種新型的合成纖毛，可用于微型機(jī)器人等。纖毛從微生物的身體中伸出來，通過反復(fù)向前伸出然后向后掃動(dòng)來推動(dòng)它在液體環(huán)境中移動(dòng)。它們不是齊頭并進(jìn)，而是開始分別移動(dòng)，一個(gè)接一個(gè)，形成“波浪”，沿著微生物的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。

研究人員以前曾創(chuàng)造過更大規(guī)模的人工纖毛，但這些系統(tǒng)往往在機(jī)械上相當(dāng)復(fù)雜，而且體積太大，無法納入小型設(shè)備中。然而，荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)最近創(chuàng)造了一個(gè)微小的軟體機(jī)器人，它利用了一種更小、更簡(jiǎn)單的纖毛形式。

為此，科學(xué)家們將一種液體聚合物與羰基鐵粉顆粒結(jié)合起來，然后將這種混合物倒入一個(gè)50微米寬的圓柱形孔陣列中，作為纖毛的模具。當(dāng)聚合物開始固化成橡膠狀時(shí)，放置在模具下方的磁鐵使鐵粒子在相鄰的纖毛中以不同的方式排列，這使每個(gè)纖毛具有不同的磁性。

完成的4毫米長(zhǎng)的機(jī)器人由一個(gè)固體聚合物底座組成，纖毛從一側(cè)突出。當(dāng)它被放置在纖毛朝上的水/乙二醇溶液中時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的應(yīng)用使纖毛以波浪形式來回移動(dòng)。這使得該裝置的操作有點(diǎn)像一個(gè)泵，因?yàn)橐苿?dòng)的附屬物導(dǎo)致液體迅速流過它。

當(dāng)機(jī)器人被翻轉(zhuǎn)過來，使纖毛處于底部時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)使該裝置能夠在一個(gè)平面上移動(dòng)。它甚至可以爬上一個(gè)45度的斜坡，并攜帶一個(gè)重達(dá)其自身重量10倍的物體。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向被扭轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人也同樣扭轉(zhuǎn)了它的前行方向。

現(xiàn)在研究人員希望，一旦進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)可以在微流控系統(tǒng)內(nèi)的泵，或用于輸送藥物或在患者體內(nèi)執(zhí)行其他功能的柔性微型機(jī)器人等應(yīng)用中找到用途。

這項(xiàng)研究在最近發(fā)表在《ACS應(yīng)用材料與界面》雜志上的一篇論文中進(jìn)行了描述。

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