Chất lỏng từ tính in 3D có thể tạo thành robot siêu nhỏ
Ngày tạo: 15/10/2020 3:52:05 CHCác nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley đã tìm cách in 3D chất lỏng từ tính có thể dẫn đến nhiều loại thiết bị mới, đặc biệt là những thiết bị hỗ trợ cộng đồng y tế. Vật liệu này có thể tạo cơ sở cho các tế bào nhân tạo hoặc robot siêu nhỏ mà các nhà nghiên cứu điều khiển bằng cách áp dụng từ trường bên ngoài.
Nam châm là một phần quan trọng của hầu hết các thiết bị điện tử nhưng chúng ở dạng rắn, hạn chế phạm vi chức năng của chúng. Tuy nhiên, điều này không cần thiết như Tom Russel và các đối tác trong phòng thí nghiệm của ông đã nói rõ. Trong bảy năm qua, họ đã dẫn đầu nghiên cứu về chương trình 'Các cụm liên kết thích ứng hướng tới cấu trúc chất lỏng', tập trung vào việc phát triển cấu trúc toàn chất lỏng có thể in 3D lớp mới. Chất lỏng từ tính này đại diện cho một cách mới để lập trình nam châm ở cấp độ vật chất bằng cách sử dụng "ferrofluids".
“Chúng tôi đã tạo ra một vật liệu mới vừa lỏng vừa từ tính. Chưa từng có ai quan sát thấy điều này trước đây ”, Russell, một nhà khoa học thỉnh giảng tại Phòng thí nghiệm Berkeley và là giáo sư về khoa học và kỹ thuật polymer tại Đại học Massachusetts, Amherst, người đứng đầu cuộc nghiên cứu cho biết. “Điều này mở ra cánh cửa cho một lĩnh vực khoa học mới về vật chất mềm từ tính”.
 |
Ferrofluids là dung dịch của các hạt ôxít sắt trở nên có từ tính mạnh khi có nam châm. Russell và Xubo Liu, tác giả chính của nghiên cứu mô tả chi tiết những vật liệu này, đã lấy những chất lỏng này làm nguồn cảm hứng cho công việc của họ. Điểm đáng chú ý là các ferrofluid thường chỉ có từ tính tạm thời và khi có kích thích.
“Chúng tôi tự hỏi:“ Nếu một chất lỏng ferrofluid có thể trở thành từ tính tạm thời, thì chúng tôi có thể làm gì để khiến nó có từ tính vĩnh viễn và hoạt động giống như một nam châm rắn nhưng vẫn trông giống như một chất lỏng? ”, Russell nói.
Câu trả lời của họ đến từ việc đặt các ferrofluid gần một cuộn dây từ tính, đánh dấu nam châm lỏng vĩnh cửu đầu tiên. Russell và Liu đã sử dụng kỹ thuật in 3D để lắng đọng các giọt 1 milimet từ dung dịch ferrofluid có chứa các hạt nano oxit sắt. Toàn bộ hỗn hợp có đường kính chỉ 20 nanomet, bằng kích thước trung bình của một protein kháng thể.
Các nhà khoa học nhân viên Paul Ashby và Brett Helms của Berkeley Lab’s Molecular Foundry cũng hỗ trợ trong việc áp dụng kính hiển vi lực nguyên tử. Họ tiết lộ rằng các hạt nano đã tạo ra một lớp vỏ giống như chất rắn, nơi giữa hai chất lỏng gặp nhau. Kết quả là, các hạt nano có xu hướng tụ tập ở bề mặt của giọt, tạo thành rất nhiều. Đây là nơi họ từ hóa chúng bằng cách sử dụng một cuộn dây từ tính khi chúng nhỏ giọt xuống.
Lý do mà vật liệu này có thể đặc biệt hữu ích trong việc hình thành vi robot và tế bào nhân tạo là nó có thể tạo hình tốt hơn nhiều. Các chất lỏng từ tính được in 3D thay đổi hình dạng để thích ứng với môi trường xung quanh. Chúng có thể mang tính chất của một quả cầu hoặc một hình trụ hoặc một cái ống mỏng như sợi tóc hoặc thậm chí giống như một con bạch tuộc mà không tính đến tính chất từ tính của chúng.
Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh các giọt, cho thấy chúng có thể chuyển đổi giữa chế độ từ tính và chế độ không từ tính. Trong chế độ từ tính, chuyển động của chúng có thể được điều khiển từ xa theo hướng dẫn của nam châm bên ngoài, Russell nói thêm. Điều này làm cho chúng khá hữu ích cho các công việc robot khác nhau. Trong tương lai, họ có thể tạo ra các hệ thống phân phối thuốc không xâm lấn hoặc thậm chí là các tế bào nhân tạo. Các nhà nghiên cứu chỉ đang làm xước bề mặt của các khả năng.
Data Design Vietnam
Nguồn: 3dprinting
.jpg)
.jpg)