北航冯林课题组《Journal of Applied Phy

磁活性流体或铁流体在外部磁场作用下能够改动其形状和粘度。它能够在较高浓度的磁性粒子中取得高的磁驱动力。因为其共同的功能，铁流体在很多范畴有较为广泛的运用。当铁流体的载体液体和环境液体不相容时，前者因其高度的自聚性并不会在小体积中敏捷涣散。这一特功能够有效地避免磁性纳米粒子分散过快。一起，根据其流体特性，铁流体具有较高的可变形性，并能经过狭隘的通道和障碍物。此外，铁流体在磁场中也具有高输出力。但是操控铁流体机器人在三维空间的运动，并运用机器人进行药物运送仍有待研讨。

近来，北京航空航天大学机械工程学院仿生与微纳研讨所冯林副教授等研制了一种四线圈梯度磁场操控体系，该体系能够完成磁流体微型机器人在三维空间中的运动操控。一起，运用面投影微立体光刻3D打印技能（nanoArch S140，摩方精细），研讨团队根据在药物投递的实践运用环境中或许呈现的杂乱环境进行规划并打印相关模型，并对磁流体微型机器人在药物投递相关范畴的性质和优势展开了进一步的研讨。相关作用以“Deformable Ferrofluid Microrobot with Omnidirectional Self-adaptive Mobility”为题宣布在《Journal of Applied Physics》期刊上。

x2147483647&quality=80&type=jpg" style="box-sizing: inherit; border: 0px; max-width: 100%; margin-bottom: 10px;" alt="" />

图一 由电磁线圈体系操控在血管模型中移动的铁流体机器人的概念图及体系图。

经过数值模仿和实践丈量，该体系发生的磁场梯度能够到达4.14T/m，并能够完成对磁流体机器人的三维操控，最大的操控差错不超越0.3mm。最终，线圈体系操控铁流体液滴在最大内径为3毫米的三维血管模型中完成自主运动。操控作用的完成使得铁流体机器人在经过血管导航进行药物运送方面具有技能潜力。

x2147483647&quality=80&type=jpg" style="box-sizing: inherit; border: 0px; max-width: 100%; margin-bottom: 10px;" alt="" />

图二 (a) 磁流体机器人运动的示意图。(b)不一起刻的磁流体机器人的方位和状况。比例尺：5毫米。（杂乱环境尺度特征：长38mm宽22mm高5mm，其间折线和曲线通道直径为1.5mm，左下角圆柱阵列帮助直径0.5mm，距离0.5mm。）

经过对磁流体机器人的变形才能的研讨，发现机器人能够经过比其直径小四倍的缝隙（图二）。一起 ，根据有限元模仿，磁流体机器人的变形能够使流场中的阻力削减43.75%，这使得磁流体机器人在人体血管高流速环境中运动成为或许。此外，使用3D打印的血管模型，对磁控体系操控微型机器人在三维血环境中运动才能进行了验证（图三）。

x2147483647&quality=80&type=jpg" style="box-sizing: inherit; border: 0px; max-width: 100%; margin-bottom: 10px;" alt="" />

图三 (a) 血管模型中磁流体运动的操控示意图。(b)三维血管模型中不一起刻铁流体机器人的实在方位和状况。比例尺：5毫米。