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  磁性軟材料（MSM）可以不受束縛地控制并通過磁驅(qū)動(dòng)快速行動(dòng)，在軟機(jī)器人和生物醫(yī)學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。通常，MSM由嵌入軟磁或硬磁顆粒的聚合基質(zhì)組成。軟磁材料具有低剩磁和矯頑力，易于再磁化并始終受到吸引力，可編程變形和可控運(yùn)動(dòng)始終受到限制。硬磁MSM材料具有高剩余力和矯頑力，允許編程非均勻磁化模式，以實(shí)現(xiàn)非均勻變形。

  然而，硬磁MSM中磁化模式的重構(gòu)通常需要強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)或高溫，并且難以在軟磁和硬磁狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，從而限制了其在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行多模態(tài)磁操作的潛力。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要一種新的材料結(jié)構(gòu)，可以在不需要強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)或高溫的情況下實(shí)現(xiàn)軟硬磁狀態(tài)和磁化曲線的重新配置。

圖1. 同軸磁性纖維打印工藝及軟硬磁態(tài)可逆轉(zhuǎn)換示意

圖2. 多維樣品打印及定制化編程

• CMF內(nèi)的軟磁或硬磁分布可以通過溶劑交換策略進(jìn)行選擇性編程，實(shí)現(xiàn)軟磁狀態(tài)（Hc 45 mT和Mr 16 emu/g）和硬磁狀態(tài)（Hc 690 mT和Mr 61 emu/g）之間的轉(zhuǎn)換，其矯頑力Hc和剩磁Mr分別存在約15倍和4倍的大數(shù)值差異。
  
• CMF對(duì)全局磁場(chǎng)的響應(yīng)可以在局部定制，以允許在CMF的各個(gè)區(qū)域的吸引力和排斥力共存，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)磁主動(dòng)變形和運(yùn)動(dòng)(圖2)。
  
• 通過為仿生蝴蝶的硬磁翅膀和軟磁身體設(shè)計(jì)不同的磁響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了逼真的飛行行為，身體附著在樹枝上，翅膀在周期性磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下拍打(圖3)。此外，磁性畫筆將折紙物體描繪得栩栩如生，成功地再現(xiàn)了馬良神筆故事中的場(chǎng)景(圖3)。

圖3.基于同軸磁性纖維的仿生蝴蝶及磁性畫筆

  該工作是蔣樂倫教授團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于磁性材料研究的最新進(jìn)展之一。在過去的兩年中，團(tuán)隊(duì)探索了具有驅(qū)動(dòng)和傳感功能的同軸打印磁機(jī)械電氣混合結(jié)構(gòu)的纖維制造及應(yīng)用(Nature Communications 2023,14,4428；ACS Appl. Mater. Interfaces 2021,13,3,4174–4184)。此外在磁響應(yīng)軟體機(jī)器人制造及表面微結(jié)構(gòu)方面也有所進(jìn)展，將卷對(duì)卷磁性紙制造方法與中國傳統(tǒng)折紙技術(shù)結(jié)合，提供了磁控折紙機(jī)器人的2D-to-4D大規(guī)模制造策略大規(guī)模制造磁控折紙機(jī)器人(Nature Communications2022,13,4177)。團(tuán)隊(duì)還綜述了磁響應(yīng)微結(jié)構(gòu)功能表面的研究進(jìn)展，討論了限制其實(shí)際應(yīng)用的挑戰(zhàn)，并提出了該領(lǐng)域的未開發(fā)展方向，對(duì)磁響應(yīng)微結(jié)構(gòu)功能表面領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義(International Journal of Extreme Manufacturing 2025, 7,012004)。團(tuán)隊(duì)還仿生蛞蝓研究了磁控軟體微型機(jī)器人(TENG-Robot)它與摩擦納米發(fā)電機(jī)完全集成，可用于板載傳感和自供電充電(Nano Energy,2022, 99, 107367)。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202421254