Robots mous et pompes microfluidiques à propulsion magnétique –

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  • Les mouvements rythmiques des cils ressemblant à des cheveux déplacent les liquides autour des cellules ou propulsent les cellules elles-mêmes. Dans la nature, les cils se battent indépendamment et imiter ces mouvements avec des matériaux artificiels nécessite des mécanismes complexes. Désormais, les chercheurs rapportent dans Matériaux appliqués et interfaces ACS ont fabriqué des cils artificiels qui se déplacent à la manière d’une vague lorsqu’un champ magnétique rotatif est appliqué, ce qui les rend adaptés aux robots souples et aux dispositifs microfluidiques polyvalents et grimpants. Regardez une vidéo des cils artificiels ici.

    La réplication des mouvements trouvés dans la nature – par exemple, les petits mouvements en forme de fouet des cils – pourrait aider les chercheurs à créer de meilleurs robots ou appareils microscopiques. Lorsque les cils vibrent séquentiellement, ils produisent une onde progressive qui déplace l’eau plus efficacement et avec une meilleure vitesse de pompage que lorsque les cils se déplacent en même temps. Des chercheurs précédents ont recréé ces mouvements ondulatoires, mais les cils artificiels étaient chers, nécessitaient des pièces mobiles sophistiquées et étaient trop gros pour être utilisés pour des appareils à micro-échelle. Ainsi, Shuaizhong Zhang, Jaap den Toonder et leurs collègues voulaient créer des cils à l’échelle microscopique qui se déplaceraient dans une vague lorsqu’un champ magnétique était appliqué, pompant rapidement de l’eau sur eux ou agissant comme un robot doux capable de ramper et de grimper.

    Les chercheurs ont infusé un polymère avec des particules de poudre de fer carbonyle et ont versé le mélange dans une série de trous cylindriques identiques de 50 µm de large. Pendant que le polymère durcissait, l’équipe a placé des aimants sous le moule, modifiant légèrement les alignements des particules et les propriétés magnétiques des cils adjacents. Pour tester la capacité des cils artificiels à se déplacer dans l’eau et le glycérol, les chercheurs ont appliqué un champ magnétique rotatif. Au fur et à mesure que les aimants se déplaçaient autour du réseau, les cils faisaient des va-et-vient et un flux était généré à un rythme meilleur que pour la plupart des cils artificiels. Enfin, les chercheurs ont retourné le réseau et il s’est propagé sur une surface plane, atteignant une vitesse maximale proportionnelle à la vitesse de course d’un humain, et le robot s’est inversé lorsque le champ magnétique a inversé les directions. Le robot doux a rampé de haut en bas sur une pente de 45 degrés, a grimpé sur des surfaces verticales, a marché à l’envers et a transporté un objet 10 fois plus lourd que son propre poids. Les chercheurs disent que parce que ces cils artificiels sont propulsés magnétiquement et non connectés à un autre appareil, ils pourraient être utilisés pour produire des pompes microfluidiques et des robots souples agiles pour des applications biomédicales.

    Les auteurs reconnaissent le financement d’une subvention avancée du Conseil européen de la recherche (ERC) et du China Scholarship Council.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par American Chemical Society. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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