博士一作！他，哈工大「国家杰青/国家优青」，新发Nature子刊！

由于磁化强度的各向异性，软机器通过产生有针对性的形状变化和运动来响应外部磁刺激，在仿生应用中显示出巨大的潜力。然而，模仿生物功能，特别是器官的复杂中空结构及其动态行为，仍然具有挑战性。

2024年11月30日，哈尔滨工业大学谢晖教授在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Programmable spatial magnetization stereolithographic printing of biomimetic soft machines with thin-walled structures》的研究论文，孟祥和、李诗诗为论文共同第一作者，谢晖教授为论文通讯作者。

谢晖，哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室教授，国家杰青，国家优青。2006年博士毕业于哈尔滨工业大学。2006-2010年在法国皮埃尔和玛丽·居里大学/法国国家科学研究中心（CNRS）从事博士后研究。

谢晖教授的主要研究方向微纳机器人技术，代表性成果刊出在Science Robotics、Nature Communications等期刊。

在这里，作者开发了一种基于三维（3D）均匀磁场辅助立体光刻的打印方法，用于制备具有内腔和可编程磁化强度的薄壁软机器。

这种打印技术采用海尔贝克（Halbach）阵列和电磁螺线管来产生可调节的均匀磁场（高达80毫特斯拉），有效地定向铁磁颗粒，然后，利用图案化的紫外光进行固化。其中，支撑策略和优化的材料成分提高了打印稳定性和成功率。

作者开发的方法能够制备具有蠕动推进、单向流体输送、周期性泵送作用和吸入-排出变形的磁驱动软机器。

这些结构的中空比高达0.92，并可实现并行制造，通过模拟复杂的生物行为和功能，凸显了该技术在生物医学应用中的巨大潜力。

图1：任意3D均匀磁场辅助立体光刻方法的示意图

图2：打印性能和3D磁图案的表征

图3：打印薄壁磁性结构的策略

图4：具有可编程变形的3D打印磁性软结构

图5：模拟人体肠道的磁性3D挤出机

图6：生物模拟软泵的设计和功能

图7：具有生物模拟摄取-排出行为的磁性软胶囊机器人和医疗潜力

综上，这篇论文介绍了一种基于三维（3D）均匀磁场辅助立体光刻的打印方法，用于制备具有内腔和可编程磁化强度的薄壁软机器，这些软机器能够响应外部磁刺激，展现出目标形状变化和运动。

研究成功开发了一种新型的软机器制造技术，能够精确控制磁性粒子的取向，制备出具有复杂磁化分布和动态行为的软体结构，对于生物医学应用、软体机器人等领域具有重要意义。

这项研究的成果不仅提高了软体机器设计的自由度，使其能够实现复杂的变形和运动，还展示了该技术在生物模拟、药物输送、液体活检收集、定制化医疗设备等潜在应用中的巨大潜力，预示着未来在软体机器人和相关领域中的实际应用前景。

Programmable spatial magnetization stereolithographic printing of biomimetic soft machines with thin-walled structures.

原创文章，作者：zhan1，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/12/05/4384d96b1a/

博士一作！他，哈工大「国家杰青/国家优青」，新发Nature子刊！

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