新装置可远程控制柔性凹陷表面的运动

近日，美国北卡罗莱纳州立大学团队开发了一种新型装置，该装置结合了磁场和剪纸设计原理，可以远程控制柔性凹陷表面的运动，无需实际抓握即可操纵物体，其能举起和移动易碎物品、凝胶甚至液体。该技术有望在狭窄空间使用，因为机械臂或类似工具无法在这些空间发挥作用。研究成果发布在新一期《科学进展》上。

团队此次试图解决两个挑战：第一是如何移动那些无法用夹持器拾取的物体，比如易碎物体或密闭空间内的物体；第二是如何利用磁场，远程举起和移动非磁性物体。

为了攻克这些挑战，团队制作了一种“超薄片”，它由嵌入磁性微粒的弹性聚合物组成，然后在超薄片上切割出图案。超薄片的外边缘连接到刚性框架上。移动薄片下方的磁场，可迫使薄片的各部分向上凸起或向下凹陷。

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一种新型装置将磁场与剪纸设计原理结合起来，远程控制柔性凹陷表面的运动，使其无需实际抓取即可操纵物体。这张图片展示了如何通过对这些磁性剪纸圆顶元片进行多模态操纵，让它们能够举起和旋转装有多色球体的培养皿。

团队表示，实际上可通过控制磁场方向来使超薄片的表面像波浪一样移动，调整磁场的强度决定了波浪上升或下降的程度。控制超薄片的表面运动，可移动停留在其表面上的多种物体，无论它们是液滴还是平板玻璃。

超薄片上的切口设计是剪纸艺术的一个例子。这对于超薄片来说尤其重要，因为剪纸艺术增强了灵活性，同时又不牺牲材料本身的基本刚度。这使研究人员能在不损失其机械强度的情况下放大材料的变形。此外，超薄片对磁场反应灵敏，响应时间最快只需两毫秒。