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  磁驅動微型軟體機器人能夠通過無線磁場以遠程控制的方式實現(xiàn)復雜的操作，在生物醫(yī)學領域具有廣泛的應用前景。然而，基于固體材料（例如，硅膠，水凝膠等）的磁驅動微型軟體機器人有著較好的剛度和穩(wěn)定的形狀，但由于其變形能力受到預先設計的形狀限制而無法在極端狹窄的環(huán)境中靈活運動；相比之下，基于液體材料（例如，磁流體，液態(tài)金屬等）的磁驅動軟體微型機器人能夠以實現(xiàn)大尺度的變形，但卻受到形狀不穩(wěn)定的限制。因此，開發(fā)一種能夠實現(xiàn)快速固-液切換并具有多功能的磁機器人仍然是一個挑戰(zhàn)。

  近期，受好萊塢大片《終結者2》中T-1000機器人和《X-戰(zhàn)警》中萬磁王的啟發(fā)，中山大學蔣樂倫教授團隊報道了一種基于磁流變液的固-液可切換磁驅動微型軟體機器人（磁流變液機器人）（圖1a）。文中研究分析了磁流變液機器人受磁場控制的固-液切換性能、力學性能以及微觀結構（圖2），發(fā)現(xiàn)磁流變液機器人可以實現(xiàn)在弱磁場（≈0 mT）下的牛頓流體（液態(tài)）和強磁場（≈100 mT）下的賓漢姆塑性體（固態(tài)）之間自由、快速地轉換（圖1b），并且展示了其基于固-液切換能力下的自愈、形狀穩(wěn)定、智能粘附物體等行為。液態(tài)磁流變液機器人可以在高梯度弱磁場的驅動下實現(xiàn)大變形、平穩(wěn)導航、原地分裂、融合和跳躍等多種行為；固態(tài)磁流變液機器人可以在高梯度強磁場的驅動下，具有形狀可重構的可控運動和多用途的物體操作(包括物體的拉、推和旋轉)（圖1e）。此外，通過在固態(tài)和液態(tài)之間自由地切換，磁驅動下的磁流變液機器人可以在綜合場景中連續(xù)機動地完成管道導航、修復電路、爬坡以及收集微球等多種任務，并實現(xiàn)血管模型中的液體給藥、血栓清除和流體流動阻塞等功能行為。（圖3）。這項研究工作為磁驅動機器人的設計制造以及應用開發(fā)開拓了新的研究思路，所提出的磁流變液機器人通過完全磁控的固-液切換，實現(xiàn)了固體磁驅動機器人和液體磁驅動機器人的優(yōu)勢互補，擴展了其在生物醫(yī)學上的應用前景。該工作以“Solid-Liquid State Transformable Magnetorheological Milli-Robot”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》。中山大學生物醫(yī)學工程學院博士后陳志鵬和碩士研究生盧威斌為論文的共同第一作者，中山大學生物醫(yī)學工程學院蔣樂倫教授為論文的通訊作者。