团队利用热场和磁场远程操纵具有高控制水平的复合材料

来自智能城市(ISC)和InaMat2研究所的纳瓦拉公立大学(UPNA/NUP)的研究人员利用热场和磁场远程操纵了一种由热塑性塑料和铁粉制成的复合材料，实现了“前所未有的控制程度”前。”

这种复合材料被归类为可编程物质，可以在空气、水中或生物组织内部进行远程操作，从而为生物医学设备、触觉显示器和物体操纵器的开发开辟了可能性。

这项发表在《科学报告》上的研究的作者是JosuIrisarri、ÍñigoEzcurdia、XabierSandúa、ItziarGalarreta、IñakiPérezdeLandazábal和AsierMarzo。

可编程物质被定义为能够以编程方式修改其属性的材料。“它可以以一种可控的方式改变它的形状、刚度或其他物理特性，”AsierMarzo说。到目前为止，光学或磁学方法已被用于远程控制物质。“然而，这两种程序都有局限性：前者在强度方面;后者在可实现细节的最小尺寸——空间分辨率方面。”

使用热和磁场控制物质

UPNA/NUP研究人员使用了热塑性塑料和铁粉的复合材料。前者在27°C时是刚性的，但在可逆过程中加热时变得有延展性。另一方面，铁粉可以与热塑性塑料混合并被磁场吸引。该化合物经受热模式和磁场。

由于这种结合，“展示了前所未有的控制程度，”该文章的主要作者JosuIrisarri说。为此，化合物在特定位置被加热，这些位置变得具有延展性并且可以被磁场吸引。JosuIrisarri补充说：“高温区域在冷却时会凝固，并且可以重复该过程。”

研究人员使用光、热和磁铁对复合材料进行了多次远程操作。例如，一根细丝在中心被加热，使其具有延展性。之后，磁场从侧面拉动，使其沿着预热区域弯曲。灯丝在冷却时凝固。这个过程被重复几次以使用单链形成不同的字母。

在第二个实验中，一块材料在特定点被激光加热。之后，磁场吸引了这些点，当它们冷却下来时，它们变成了固体，形成了盲文图案。对更复杂的图案重复此过程。

在第三个实验中，一块材料被红外线加热，并被磁场提升形成一个柱子。然后，加热柱子上的一个点，再次使用磁场，拉出次级树枝，形成一棵树。

在最后的测试中，该材料被插入一个不透光的肺模拟器气球中。它是用微波加热的，当施加磁场时，气球内部的物质可以膨胀到一定尺寸。

总而言之，材料可以移动、旋转、弯曲、拉伸、收缩、分裂、融合、凸起、熔化和雕刻成图形或盲文图案。此外，在固态下，它可以支撑很重的重量。

复杂的操作

“我们已经展示了对3D块、2D片材和1D细丝的复杂操作，这些操作将应用于触觉显示和物体操作，”AsierMarzo说。

除了触觉技术，UPNA/NUP研究人员还预见了其他可能性。“由于低转变温度和使用微波加热不透明材料的能力，复合材料可以在生物组织内部进行操作，为生物医学设备提供了巨大的潜力，”AsierMarzo总结道。