Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials

超材料 辅助 软机器人 铁磁性 磁场 磁铁 材料科学 弹性体 层压 软物质 机械工程 光电子学 3D打印 执行机构 纳米技术 电气工程 复合材料 凝聚态物理 物理 工程类 量子力学 胶体 化学工程 图层(电子)
作者
Yoonho Kim,Hyunwoo Yuk,Ruike Renee Zhao,Shawn A. Chester,Xuanhe Zhao
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:558 (7709): 274-279 被引量:2065
标识
DOI:10.1038/s41586-018-0185-0
摘要

Soft materials capable of transforming between three-dimensional (3D) shapes in response to stimuli such as light, heat, solvent, electric and magnetic fields have applications in diverse areas such as flexible electronics1,2, soft robotics3,4 and biomedicine5–7. In particular, magnetic fields offer a safe and effective manipulation method for biomedical applications, which typically require remote actuation in enclosed and confined spaces8–10. With advances in magnetic field control 11 , magnetically responsive soft materials have also evolved from embedding discrete magnets 12 or incorporating magnetic particles 13 into soft compounds to generating nonuniform magnetization profiles in polymeric sheets14,15. Here we report 3D printing of programmed ferromagnetic domains in soft materials that enable fast transformations between complex 3D shapes via magnetic actuation. Our approach is based on direct ink writing 16 of an elastomer composite containing ferromagnetic microparticles. By applying a magnetic field to the dispensing nozzle while printing 17 , we reorient particles along the applied field to impart patterned magnetic polarity to printed filaments. This method allows us to program ferromagnetic domains in complex 3D-printed soft materials, enabling a set of previously inaccessible modes of transformation, such as remotely controlled auxetic behaviours of mechanical metamaterials with negative Poisson’s ratios. The actuation speed and power density of our printed soft materials with programmed ferromagnetic domains are orders of magnitude greater than existing 3D-printed active materials. We further demonstrate diverse functions derived from complex shape changes, including reconfigurable soft electronics, a mechanical metamaterial that can jump and a soft robot that crawls, rolls, catches fast-moving objects and transports a pharmaceutical dose.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
华北走地鸡完成签到,获得积分10
刚刚
专一的白萱完成签到 ,获得积分10
1秒前
zhang完成签到,获得积分10
1秒前
单纯黑米完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
平常莹芝完成签到,获得积分0
1秒前
江南达尔贝完成签到 ,获得积分10
2秒前
日落完成签到,获得积分10
2秒前
nickinicki完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
愚者先生完成签到 ,获得积分10
3秒前
李季完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
gg发布了新的文献求助10
4秒前
负责的手套完成签到 ,获得积分10
4秒前
林夕水函完成签到,获得积分10
4秒前
记忆完成签到,获得积分10
4秒前
勤奋花瓣完成签到 ,获得积分10
5秒前
黑色卡布奇诺完成签到,获得积分10
5秒前
yy发布了新的文献求助10
5秒前
kaka1981sdu完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
独特的豌豆完成签到,获得积分10
6秒前
wh完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
564发布了新的文献求助10
7秒前
Chance完成签到 ,获得积分10
7秒前
蒋蒋完成签到 ,获得积分10
7秒前
偏振光完成签到,获得积分0
8秒前
充电宝应助NN采纳,获得10
8秒前
司空绝山完成签到,获得积分10
8秒前
知意发布了新的文献求助10
9秒前
YR完成签到 ,获得积分10
10秒前
香蕉觅云应助药学小团子采纳,获得10
10秒前
zheyu完成签到,获得积分10
10秒前
qwp完成签到,获得积分10
10秒前
瓜兵是官爷完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
Zzzzz完成签到 ,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6043378
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7805546
关于积分的说明 16239516
捐赠科研通 5189024
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2776772
邀请新用户注册赠送积分活动 1759833
关于科研通互助平台的介绍 1643349