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  磁驅(qū)動微型軟體機(jī)器人能夠通過無線磁場以遠(yuǎn)程控制的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操作，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，基于固體材料（例如，硅膠，水凝膠等）的磁驅(qū)動微型軟體機(jī)器人有著較好的剛度和穩(wěn)定的形狀，但由于其變形能力受到預(yù)先設(shè)計(jì)的形狀限制而無法在極端狹窄的環(huán)境中靈活運(yùn)動；相比之下，基于液體材料（例如，磁流體，液態(tài)金屬等）的磁驅(qū)動軟體微型機(jī)器人能夠以實(shí)現(xiàn)大尺度的變形，但卻受到形狀不穩(wěn)定的限制。因此，開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速固-液切換并具有多功能的磁機(jī)器人仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

  近期，受好萊塢大片《終結(jié)者2》中T-1000機(jī)器人和《X-戰(zhàn)警》中萬磁王的啟發(fā)，中山大學(xué)蔣樂倫教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種基于磁流變液的固-液可切換磁驅(qū)動微型軟體機(jī)器人（磁流變液機(jī)器人）（圖1a）。文中研究分析了磁流變液機(jī)器人受磁場控制的固-液切換性能、力學(xué)性能以及微觀結(jié)構(gòu)（圖2），發(fā)現(xiàn)磁流變液機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)在弱磁場（≈0 mT）下的牛頓流體（液態(tài)）和強(qiáng)磁場（≈100 mT）下的賓漢姆塑性體（固態(tài)）之間自由、快速地轉(zhuǎn)換（圖1b），并且展示了其基于固-液切換能力下的自愈、形狀穩(wěn)定、智能粘附物體等行為。液態(tài)磁流變液機(jī)器人可以在高梯度弱磁場的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)大變形、平穩(wěn)導(dǎo)航、原地分裂、融合和跳躍等多種行為；固態(tài)磁流變液機(jī)器人可以在高梯度強(qiáng)磁場的驅(qū)動下，具有形狀可重構(gòu)的可控運(yùn)動和多用途的物體操作(包括物體的拉、推和旋轉(zhuǎn))（圖1e）。此外，通過在固態(tài)和液態(tài)之間自由地切換，磁驅(qū)動下的磁流變液機(jī)器人可以在綜合場景中連續(xù)機(jī)動地完成管道導(dǎo)航、修復(fù)電路、爬坡以及收集微球等多種任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)血管模型中的液體給藥、血栓清除和流體流動阻塞等功能行為。（圖3）。這項(xiàng)研究工作為磁驅(qū)動機(jī)器人的設(shè)計(jì)制造以及應(yīng)用開發(fā)開拓了新的研究思路，所提出的磁流變液機(jī)器人通過完全磁控的固-液切換，實(shí)現(xiàn)了固體磁驅(qū)動機(jī)器人和液體磁驅(qū)動機(jī)器人的優(yōu)勢互補(bǔ)，擴(kuò)展了其在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用前景。該工作以“Solid-Liquid State Transformable Magnetorheological Milli-Robot”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》。中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士后陳志鵬和碩士研究生盧威斌為論文的共同第一作者，中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院蔣樂倫教授為論文的通訊作者。