近年來，隨著機器人科學的不斷突破，世界各國的工程師們都在從硬件或者軟件方面不斷地探索制造機器人的新方法。2022年9月16日，國際科學期刊《科學進展》上發(fā)表的一篇最新論文顯示，來自中國蘇州大學與德國馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所的研究團隊聯(lián)合開發(fā)了一款可重構微型鐵磁流體軟體機器人，論文顯示這款機器人可以分裂成小塊然后再重新組合，類似于科幻電影《毒液》中的粘液狀機器人。本期科普文章，我們就來聊聊鐵磁流體機器人的相關知識吧！
首先先來了解一下什么是鐵磁流體
鐵磁流體處于一段強垂直磁場中日常生活中，磁鐵是固體，在其溫度超過攝氏300度時，它就會失去磁力。這是因為高溫會令磁鐵內的粒子快速震動，而失去方向性（即磁力）。磁鐵的熔點（從固體變成液體的溫度）為攝氏1400度，在到達磁鐵的熔點前，它就已經(jīng)失去磁力，所以鐵磁流體并非把磁石加熱熔解而成的。因為高溫會令磁鐵失去磁性，科學家以化學方式把磁鐵變至納米大小，使之能受磁場影響，再把它們懸浮在水溶性或油溶性的液體中，這就是鐵磁流體了。這些細小的磁鐵粒子不會因為地心吸力而往下沉，就如同脂肪在牛奶中不會沉淀一樣。鐵磁流體的應用甚廣，除了航天科技，還可用于醫(yī)學、藝術、擴音器等方面。磁流體機器人的工作原理是什么？
磁流體機器人的原理圖這種磁流體機器人的形狀類似于黑色粘液，它是由一種名為混合磁驅動系統(tǒng)即多尺度磁微型機器人驅動系統(tǒng)來驅動，這個系統(tǒng)將電和永磁體組合在一個系統(tǒng)中，使研究團隊能夠利用電磁線圈產(chǎn)生的弱背景磁場來控制永磁體產(chǎn)生的強驅動磁場，從而產(chǎn)生可編程的磁場。與普通的機器人不同，這個機器人的材料粘合度非常松散，因此可以根據(jù)需要改變形狀。例如利用混合磁驅動系統(tǒng)可以將厘米或毫米大小的機器人分成一組毫米或微米大小的機器人。實驗表明機器人在通過狹窄通道時可以拉長，或者在通過多孔材料時分成任意小的部分。這款機器人具有制成不同的尺寸，以適應不同場景應用的潛力。
磁流體機器人拆分或合并示意圖磁流體機器人未來有哪些用途？
磁流體機器人的用途演示圖及迷宮實驗在未來，磁流體機器人在生物醫(yī)學應用方面擁有巨大潛力，因為它們可以最大限度地減少對生物體的侵入性和相關的物理損傷，并且這種能力一旦獲得商業(yè)化應用可能會改變目前生物醫(yī)學方面的一些游戲規(guī)則?？梢韵胂螅帕黧w機器人可以在醫(yī)療應用中用作將藥物運送到難以進入的身體部位（例如肺結節(jié)或大腦部位）的機器人，它會在消化道中分裂成多個部分，使每個部分都能將所需的藥物精確地輸送到目的地；還可用于清除大腦中可能導致中風的血栓等。在其他方面，磁流體機器人還可用于用來運送化學過程中某些特定化學反應所需的化學物質。
磁流體機器人的部分實驗數(shù)據(jù)圖該項研究的相關研究人員稱鐵磁流體機器人投入商業(yè)化運營還需要克服許多障礙，比如開發(fā)一種可以能夠精確穿透顱骨等骨骼的磁控制系統(tǒng)，在磁控制系統(tǒng)技術成熟之前，機器人在人體中是無法做到準確移動、分裂或重組的。然而，如果能夠克服這些挑戰(zhàn)，它有望成為無線醫(yī)療的革命性技術。
