3D打印软体机器人助力3D打印技术发展

前沿：磁性软体机器人的创新之旅

背景简介：

随着科技的飞速发展，能够对光、热、电进行响应并在三维空间进行形状变化的软体材料，正广泛应用于软体机器人、柔性电子器件以及生物医药等领域。在这其中，磁场控制为生物医药领域提供了一种安全有效的操控方式，特别是在需要在远程封闭空间进行控制的操作中。

创新亮点：

一支由T科学家组成的团队，已经成功设计了一种基于磁性的软体机器人。这个创新的机器人可以通过简单的游戏操作来实现“跳”“滚”“爬”等多种功能，而这些功能都可以通过编程来实现。其背后的核心技术在于一种特殊的打印墨水。

这种墨水由可磁化的铁钕硼合金微粒和气相二硅纳米粒子组成。其中的气相二氧化硅是一种流变改性剂，它能诱导产生墨水书写所需的力学性能，保证墨水顺利通过喷嘴并层层堆叠。更为神奇的是，通过在打印喷头处施加磁场，我们可以利用磁场调整粒子的方向，使粒子沿着磁场方向排布，从而实现图案化。

该团队还建立了一个先进的模型，用来预测经过编程的铁磁畴在磁场下的3D打印结构变化。通过这个模型，他们成功设计了一种超材料，这种材料能在短时间内（0.5秒内）快速收缩或恢复原形，完全依赖于磁场的驱动，避免了直接接触的需要。

评估与展望：

经过评估，这种3D打印的磁性软体材料在0.1秒至0.5秒内应变水平达到0.15至0.25，功率密度范围为22.3km-3至309.3km-3，其性能远远超过了现有的3D打印形状可变材料。

这支团队的新型3D打印方法有望作为一个平台，推广到使用多种复合油墨、不同类型的弹性体和水凝胶基质和磁性颗粒的领域。未来，他们在形状可编程软材料的设计和制造中引入了新的设计参数，包括磁畴图、磁化强度和驱动场。

更为令人兴奋的是，这种基于磁场的无束缚、复杂和快速的形状移动软材料的遥控驱动，为柔性电子、生物医学设备等领域的应用提供了新的可能性。我们期待着这一创新技术能在未来为人们的生活带来更多的便利和乐趣。