3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力
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麻省理工学院的工程师通过3D打印制作了可通过磁场实现运动的柔软结构，它可以动，似乎拥有了生命，这跟我们以往看到的3D打印结构完全不同，他们的研究发表在了nature上面。
这些结构可以爬行、跳跃、滚动，甚至可以轻松实现抓取动作，这些神奇现象的实现依赖材料、结构以及外部控制。
研究人员使用了一种新型可3D打印的墨水用于结构制造，墨水中混合微小磁性颗粒，打印机喷嘴外部装载了一圆形电磁铁，当材料通过喷嘴挤出时，磁性粒子摆动成单一方向（也可打印完一层施加磁场）。通过控制结构中各个部分的磁取向，研究人员可以制造功能性的结构和器件，因不同位置响应外部磁场情况的不同，这些结构和器件可以运动，可以瞬间转变成复杂结构。
含磁性颗粒的墨水
喷嘴周围安装磁铁
材料观察
打印过程中控制磁性颗粒的方向
打印完成的结构
在外部磁场控制下实现复杂运动
麻省理工学院的研究人员介绍，这项技术可以在生物医学领域找到应用，医生可以在血管周围放置一个结构来控制血液流动，或者使用磁铁来引导器具通过胃肠道拍摄图像，提取组织样本，清除堵塞，或者将药物输送到指定位置。
通过胃肠道
清除堵塞演示
输送药物
提取组织样本
该团队的磁性激活结构属于软驱动装置范畴，通过磁场控制变形和移动。其他软驱动结构如遇温度或PH变化而膨胀的水凝胶、遇光热变形的形状记忆聚合物以及介电弹性体，往往需要一定时间才能改变形状，反应缓慢。目前还没有软体机器人能在像人体内部一样的密闭空间里进行任务，而磁驱动的概念则快速有力、对身体友好，并能够远程控制。
使用新的3D打印平台，研究人员可以通过改变打印机喷嘴的电磁铁方向来调整特定区域内磁粒子的方向。该团队还开发了一个物理模型，预测打印出来的结构在磁场下会如何变形。考虑到材料的弹性、物质结构分布以及施加外部磁场的方式，该模型可以预测整体结构的变形或移动方式。
结构模拟
虽然当前的研究还处于初级阶段，但已经不断获得突破。未来，人们可以设计自己的结构和应用领域，通过对结构、磁粒子取向以及磁场等复杂信息的编程，可以打印出机器人等智能产品。
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原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：3D打印磁性活化材料—赋予材料生命力