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
刚刚
长江长发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
隐形曼青应助科女士采纳,获得10
2秒前
夜雨发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
4秒前
luo发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
哈哈应助ztt采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
科研通AI2S应助暮葵采纳,获得10
4秒前
ccy完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
恃6完成签到,获得积分10
5秒前
温暖万天完成签到 ,获得积分10
6秒前
syly发布了新的文献求助20
6秒前
避橙发布了新的文献求助10
7秒前
创新小达人完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
8秒前
李健应助riot采纳,获得10
8秒前
9秒前
毗昙应助别云剑没卵用采纳,获得10
9秒前
w_yF完成签到,获得积分20
9秒前
义气琳完成签到 ,获得积分10
10秒前
田様应助安详夏旋采纳,获得10
10秒前
杜智敏完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
zissx发布了新的文献求助10
11秒前
vali发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
wulanshu发布了新的文献求助10
13秒前
v0id应助林一采纳,获得10
14秒前
14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
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 530
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
A First Course in Options Pricing Theory 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7461414
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9056987
关于积分的说明 19308410
捐赠科研通 7083924
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3244006
关于科研通互助平台的介绍 2411670
邀请新用户注册赠送积分活动 2228586