3D Printed Miniaturized Soft Microswimmer for Multimodal 3D Air-Liquid Navigation and Manipulation

3d打印 微尺度化学 聚二甲基硅氧烷 微流控 推进 执行机构 软机器人 材料科学 小型化 计算机科学 纳米技术 生物医学工程 工程类 航空航天工程 人工智能 数学教育 数学
作者
D. Decanini,Abdelmounaïm Harouri,Ayako Mizushima,Beomjoon Kim,Yoshio Mita,Gilgueng Hwang
标识
DOI:10.1109/mems49605.2023.10052220
摘要

Major challenges of microscale swimmers for biomedical applications could be listed as the 3D motion for air-liquid navigation, selective motion control of multiple swimmers, visual servo automation control and micromanipulation functionality. Here we report a miniaturized soft microswimmer for serving as a wireless microrobotic manipulator in air-liquid environments. We fabricated these micrometric soft swimmers by two-photon 3D nanoprinting of Polydimethylsiloxane (PDMS) and metallization of ferromagnetic nickel layer for magnetic propulsion. We demonstrated for the first time 3D air-liquid navigation and selective motion control of multiple soft swimmers thanks to the multimodal propulsion with magnetic and buoyancy force. We further reduced stick-slip phenomenon by applying high frequency vibration by piezo disc actuator. This allowed real-time visual tracking of the soft microswimmers and also the micromanipulation of microfibers. We believe that this 3D printed and miniaturized mobile agents should enlarge the application areas from in-vitro microfluidics to bio/chemical assay.

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