19:32 2024-04-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii arată că este posibil să se învețe cilii magnetici vechi trucuri noi
_ Cercetătorii arată că este posibil pentru a învăța vechii cili magnetici noi trucuri
Cilii magnetici — fire de păr artificiale a căror mișcare este alimentată de particule magnetice încorporate — există de ceva vreme și sunt de interes pentru aplicații în robotica moale, transportul de obiecte și amestecarea lichidelor . Cu toate acestea, cilii magnetici existenți se mișcă într-un mod fix.
Cercetătorii au demonstrat acum o tehnică de creare a cililor magnetici care poate fi „reprogramat”, modificându-și proprietățile magnetice la temperatura camerei pentru a modifica mișcarea cililor așa cum necesar.
Majoritatea cililor magnetici folosesc magneți „moi”, care nu generează un câmp magnetic, ci devin magnetici în prezența unui câmp magnetic. Doar câțiva cili magnetici anteriori au folosit magneți „duri”, care sunt capabili să producă propriul câmp magnetic.
Unul dintre avantajele utilizării magneților duri este că aceștia pot fi programați, ceea ce înseamnă că poate da câmpului magnetic generat de material o polarizare specifică. Controlul polarizării magnetice – sau magnetizării – vă permite, în esență, să dictați cu precizie cum se vor flexa cilii atunci când se aplică un câmp magnetic extern.
„Ceea ce este nou în această lucrare este că am demonstrat o tehnică care permite să ne programăm nu numai cilii magnetici, ci și să îi reprogramam controlabil”, spune Joe Tracy, autor corespondent al unei lucrări despre lucrare și profesor de știința materialelor și inginerie la Universitatea de Stat din Carolina de Nord.
„Putem schimbarea direcției de magnetizare a materialului la temperatura camerei, ceea ce, la rândul său, ne permite să schimbăm complet modul în care cilii se flexează. Este ca și cum ai face ca un înotător să-și schimbe cursa.”
Pentru această lucrare, cercetătorii au creat magnetice. cili constând dintr-un polimer înglobat cu microparticule magnetice. Mai exact, microparticulele sunt magneți de neodim - magneți puternici din neodim, fier și bor. Lucrarea, „Magnetic Reprogramming of Self-Assembled Hard-Magnetic Cilia”, este publicată în revista Advanced Materials Technologies.
Pentru a face cilii, cercetătorii introduc microparticulele magnetice într-un polimer dizolvat într-un lichid. . Această suspensie este apoi expusă unui câmp electromagnetic care este suficient de puternic pentru a oferi tuturor microparticulelor aceeași magnetizare.
Aplicând apoi un câmp magnetic mai puțin puternic pe măsură ce polimerul lichid se usucă, cercetătorii sunt capabili să controleze comportamentul microparticulelor, ducând la formarea de cili care sunt distanțați în mod regulat de-a lungul substratului.
„Acest covor de cili comandat în mod regulat este inițial programat să se comporte într-un mod uniform atunci când este expus la un câmp magnetic extern, ", spune Tracy. „Dar ceea ce este cu adevărat interesant aici este că putem reprograma acel comportament, astfel încât cilii să poată fi reutilizați pentru a avea o acționare complet diferită.”
Pentru a face asta, cercetătorii au înglobat mai întâi cilii în gheață, care fixează toți cilii în direcția dorită. Cercetătorii expun apoi cilii la un câmp magnetic amortizat, alternant, care are ca efect dezordonarea magnetizării microparticulelor. Cu alte cuvinte, ele șterg în mod substanțial magnetizarea preprogramată care a fost împărtășită de toate microparticulele atunci când cilii au fost fabricați.
"Pasul de reprogramare este destul de simplu", spune Tracy. „Aplicăm un câmp oscilant pentru a reseta magnetizarea, apoi aplicăm un câmp magnetic puternic cililor, care ne permite să magnetizăm microparticulele într-o nouă direcție”.
„Ștergând în mare parte magnetizarea inițială, suntem mai capabili să reprogramam magnetizarea microparticulelor”, spune Matt Clary, primul autor al lucrării și doctorat. student la NC State. „Arătăm în această lucrare că, dacă omiteți acel pas de ștergere, aveți mai puțin control asupra orientării magnetizării microparticulelor la reprogramare.”
„De asemenea, am constatat că atunci când magnetizarea microparticulelor este perpendiculară. față de axa lungă a cililor, putem face ca cilii să se „rupă” într-un câmp rotativ, ceea ce înseamnă că își schimbă brusc orientarea”, spune Tracy.
În plus, echipa de cercetare a dezvoltat un model de calcul. care permite utilizatorilor să prezică comportamentul la încovoiere al cililor magnetici pe baza magneților duri, în funcție de orientarea polarizării cililor.
„Acest model ar putea fi folosit în viitor pentru a ghida proiectarea cililor magnetici duri. și dispozitive de acționare moi aferente”, spune Ben Evans, coautor al lucrării și profesor de fizică la Universitatea Elon.
„În cele din urmă, credem că această lucrare este valoroasă pentru teren, deoarece permite reutilizarea cililor magnetici. pentru funcții sau aplicații noi, în special în medii îndepărtate”, spune Tracy. „Metodele dezvoltate în această lucrare pot fi, de asemenea, aplicate în domeniul mai larg al actuatoarelor magnetice moi.”
Lucrarea a fost co-autoră de Saarah Cantu, o fostă studentă absolventă la NC State; și Jessica Liu, fost doctorand. student la NC State.
Comentarii:
Adauga Comentariu