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仿生章鱼光磁双刺激响应黏附垫,用于精细电子器件的远程运输。

发布时间:2022-05-16      点击次数:92

   仿生章鱼吸附在操作精细物体等方面有巨大应用潜力。目前仿生章鱼吸附基于外力、电或热传导等刺激方式调节吸盘内部压强,从而赋予了其黏附性能。然而,目前常见的刺激策略中,粘附垫的强弱黏附能力转换需要以接触方式触发、且大部分存在响应时间长的问题,因此,这些粘附垫难以快速执行在密闭空间内对物体的操作任务。

   近日,香港中文大学张立教授课题组提出了一种光磁双刺激响应黏附垫的设计思路。该黏附垫可以通过远程光控方式快速调节黏附强度以拾放物体,并在外部磁场控制下实现运动与递送功能。该成果以“A mo.bile magnetic pad with fast light-switchable adhesion capabilities" 为题发表于Bioinspiration & Biomimetics期刊。该文意大利比萨圣安娜高等技术研究大学(Scuola Superiore Sant’Anna)Veronica Iacovacci博士、中国科学院深圳先进技术研究院徐天添研究员和杜学敏研究员的共同合作下完成。


1 光磁双刺激-响应黏附垫的设计与机理(a)章鱼吸盘的结构图(b-c)黏附垫的设计及工作机理描述


   光磁双刺激-响应黏附垫是由具有微孔阵列的磁性弹性体基底和孔内温敏水凝胶沉积层组成。通过在弹性体基底内掺杂四氧化三铁与钕铁硼颗粒,赋予其光热效应与磁响应性能。孔内压强的变化可由光热效应引发的温敏水凝胶沉积层收缩与膨胀进行调节。研究团队采用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S130,摩方精密)高效、精准地实现了上述微孔阵列模具的制备(微孔直径400μm400μm),并通过翻模技术制备了微孔阵列磁性弹性体基底。该黏附垫具有以下优点:


快速响应的黏附开关特性


3 黏附性能表征:(a)黏附垫的黏附力测试,(b)图案化弹性体基底黏附力测试,(c)黏附垫与图案化弹性体基底的黏附强度对比,(d)黏附垫重复性测试


   快速响应的黏附开关特性。实验结果表明该黏附垫的黏附强度可以通过远程红外激光按需调控,黏附强度最高可达12.2 kPa,并且强弱黏附的转换在30秒内即可完成。


精细物体的远程递送

4 黏附垫运输电子芯片通过曲折狭缝到达目的地


   精细物体的远程递送。通过外加磁场,该光磁双刺激响应的黏附垫可在狭隘空间内对脆弱的电子芯片进行安全可靠地定向运输,在电子器件装配等领域具有重要的应用前景。


综上所述,该光磁双刺激响应黏附垫表现出快速响应的黏附开关特性、显著的黏附性能及对精细物体的远程递送能力。这种新型黏附垫有望广泛应用于电子器件装配等领域。