港中文：仿生章魚光磁雙刺激響應(yīng)黏附墊，用于精細(xì)電子器件的遠(yuǎn)程運(yùn)輸

來源： PuSL高精密3D打印

仿生章魚吸附在操作精細(xì)物體等方面有巨大應(yīng)用潛力。目前仿生章魚吸附基于外力、電或熱傳導(dǎo)等刺激方式調(diào)節(jié)吸盤內(nèi)部壓強(qiáng)，從而賦予了其黏附性能。然而，目前常見的刺激策略中，粘附墊的強(qiáng)弱黏附能力轉(zhuǎn)換需要以接觸方式觸發(fā)、且大部分存在響應(yīng)時間長的問題，因此，這些粘附墊難以快速執(zhí)行在密閉空間內(nèi)對物體的操作任務(wù)。

近日，香港中文大學(xué)張立教授課題組提出了一種光磁雙刺激響應(yīng)黏附墊的設(shè)計思路。該黏附墊可以通過遠(yuǎn)程光控方式快速調(diào)節(jié)黏附強(qiáng)度以拾放物體，并在外部磁場控制下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動與遞送功能。該成果以“A mobile magnetic pad with fast light-switchable adhesion capabilities” 為題發(fā)表于Bioinspiration & Biomimetics期刊。該文在意大利比薩圣安娜高等技術(shù)研究大學(xué)（Scuola Superiore Sant’Anna）Veronica Iacovacci博士、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院徐天添研究員和杜學(xué)敏研究員的共同合作下完成。

圖1 光磁雙刺激-響應(yīng)黏附墊的設(shè)計與機(jī)理（a）章魚吸盤的結(jié)構(gòu)圖（b-c）黏附墊的設(shè)計及工作機(jī)理描述

光磁雙刺激-響應(yīng)黏附墊是由具有微孔陣列的磁性彈性體基底和孔內(nèi)溫敏水凝膠沉積層組成。通過在彈性體基底內(nèi)摻雜四氧化三鐵與釹鐵硼顆粒，賦予其光熱效應(yīng)與磁響應(yīng)性能。孔內(nèi)壓強(qiáng)的變化可由光熱效應(yīng)引發(fā)的溫敏水凝膠沉積層收縮與膨脹進(jìn)行調(diào)節(jié)。研究團(tuán)隊采用面投影微立體光刻3D打印技術(shù)（nanoArch S130，摩方精密）高效、精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)了上述微孔陣列模具的制備（微孔直徑400μm，高400μm），并通過翻模技術(shù)制備了微孔陣列磁性彈性體基底。該黏附墊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

快速響應(yīng)的黏附開關(guān)特性

圖3 黏附性能表征：（a）黏附墊的黏附力測試，（b）圖案化彈性體基底黏附力測試，（c）黏附墊與圖案化彈性體基底的黏附強(qiáng)度對比，（d）黏附墊重復(fù)性測試

快速響應(yīng)的黏附開關(guān)特性。實(shí)驗結(jié)果表明該黏附墊的黏附強(qiáng)度可以通過遠(yuǎn)程紅外激光按需調(diào)控，黏附強(qiáng)度最高可達(dá)12.2 kPa，并且強(qiáng)弱黏附的轉(zhuǎn)換在30秒內(nèi)即可完成。

精細(xì)物體的遠(yuǎn)程遞送

圖4 黏附墊運(yùn)輸電子芯片通過曲折狹縫到達(dá)目的地

精細(xì)物體的遠(yuǎn)程遞送。通過外加磁場，該光磁雙刺激響應(yīng)的黏附墊可在狹隘空間內(nèi)對脆弱的電子芯片進(jìn)行安全可靠地定向運(yùn)輸，在電子器件裝配等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

綜上所述，該光磁雙刺激響應(yīng)黏附墊表現(xiàn)出快速響應(yīng)的黏附開關(guān)特性、顯著的黏附性能及對精細(xì)物體的遠(yuǎn)程遞送能力。這種新型黏附墊有望廣泛應(yīng)用于電子器件裝配等領(lǐng)域。

原文鏈接：
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-3190/ac114a

張立教授課題組主頁：
http://www.cuhklizhanggroup.com/
徐天添研究員課題組信息：
http://people.ucas.edu.cn/~xutiantian
杜學(xué)敏研究員課題組主頁：
http://dugroup.siat.ac.cn/index.php?s=/Show/index/cid/7/id/1.html