Разработан метод 3D-печати сложных магнитоуправляемых микророботов

Инженеры Массачусетского технологического института совместно с коллегами из Федеральной политехнической школы Лозанны и Университета Цинциннати разработали новый магниточувствительный гидрогель, из которого можно печатать трехмерные микроструктуры размером менее миллиметра. Материал позволяет создавать мягкие конструкции, способные деформироваться и выполнять механические действия под воздействием внешнего магнитного поля.

Результаты работы опубликованы в журнале Matter. Исследователи продемонстрировали структуры, напоминающие по форме миниатюрные «леденцы»: их высота составляет менее миллиметра, а отдельные элементы меньше песчинки. Внутрь шарообразных частей встроены магнитные частицы. При поднесении внешнего магнита конструкции смыкаются и образуют захватный механизм, способный выполнять управляемые движения в жидкости.

Материал предназначен для применения в микроробототехнике. По данным авторов, такие структуры могут использоваться для точечного высвобождения лекарств, захвата биологических образцов и других задач, где требуется дистанционное управление без физического контакта.

Разработка основана на методе двухфотонной литографии — высокоточной 3D-печати, при которой лазер последовательно отверждает слои смолы. Ранее попытки добавить магнитные наночастицы в фотополимер осложнялись тем, что металлические частицы рассеивают свет, снижают эффективность лазера, склонны к агломерации и могут ослаблять структуру. Команда предложила подход, позволяющий сохранить как магнитные свойства, так и структурную целостность микромасштабных элементов.

Проект реализован в группе метаматериалов MIT под руководством доцента Карлоса Портелы. В исследовании участвовали аспиранты Рэйчел Сан и Эндрю Чен, а также ученые из Швейцарии и США.