Metachronal μ-Cilia for On-Chip Integrated Pumps and Climbing Robots

机器人 微流控 材料科学 磁场 行波 磁铁 计算机科学 纳米技术 机械工程 物理 工程类 人工智能 数学分析 数学 量子力学
作者
Shuaizhong Zhang,Zhiwei Cui,Ye Wang,Jaap M. J. den Toonder
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (17): 20845-20857 被引量:36
标识
DOI:10.1021/acsami.1c03009
摘要

Biological cilia often perform metachronal motion, that is, neighboring cilia move out of phase creating a travelling wave, which enables highly efficient fluid pumping and body locomotion. Current methods for creating metachronal artificial cilia suffer from the complex design and sophisticated actuation schemes. This paper demonstrates a simple method to realize metachronal microscopic magnetic artificial cilia (μMAC) through control over the paramagnetic particle distribution within the μMAC based on their tendency to align with an applied magnetic field. Actuated by a 2D rotating uniform magnetic field, the metachronal μMAC enable strong microfluidic pumping and soft robot locomotion. The metachronal μMAC induce twice the pumping efficiency and 3 times the locomotion speed of synchronously moving μMAC. The ciliated soft robots show an unprecedented slope climbing ability (0 to 180°), and they display strong cargo-carrying capacity (>10 times their own weight) in both dry and wet conditions. These findings advance the design of on-chip integrated pumps and versatile soft robots, among others.

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
1秒前
Savior完成签到,获得积分10
1秒前
宋宋发布了新的文献求助10
1秒前
Hello的应助被生蚝大王采纳,获得10
1秒前
十八寒露的应助被Say采纳,获得10
2秒前
小马甲的应助被老迟到的涫采纳,获得10
2秒前
城头月payne完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
初景的应助被多斯采纳,获得20
2秒前
aa完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
SciGPT的应助被00采纳,获得10
4秒前
机器猫nzy发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
无相发布了新的文献求助10
5秒前
郝晓东发布了新的文献求助10
5秒前
爱听歌的沛儿完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
自由飞翔发布了新的文献求助10
6秒前
五档张诊人完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
小绵发布了新的文献求助10
8秒前
思源的应助被背后白柏采纳,获得10
8秒前
SciGPT的应助被大方的夜安采纳,获得10
8秒前
李健的应助被轻松箴采纳,获得10
8秒前
科科发布了新的文献求助10
8秒前
zzz完成签到 ,获得积分10
9秒前
张欣童666完成签到,获得积分20
9秒前
wenpeng发布了新的文献求助10
9秒前
Orange的应助被六一采纳,获得10
9秒前
脑洞疼的应助被ememem采纳,获得10
9秒前
HJJHJH发布了新的文献求助10
10秒前
年年完成签到,获得积分10
10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
Energie-Contracting 1500
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Ecotourism 400
Genera Orchidacearum Volume 4: Epidendroideae 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8064431
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9487328
关于积分的说明 21341844
捐赠科研通 7632471
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3397276
关于科研通互助平台的介绍 2527388
邀请新用户注册赠送积分活动 2435059