【儀表網 研發快訊】對智能軟材料柔性基體中高矯頑力永磁顆粒磁疇的精確編程，是推動微型機器人在磁場驅動下實現復雜三維形變與多模態運動的關鍵。現有編程策略受尺寸效應和工藝限制，存在磁疇編程精度和制備效率低、一致性差等問題，難以滿足微型化與高通量制備需求，嚴重制約了磁控微型機器人的集群控制與廣泛應用。
 

　　針對這一問題，西安交通大學物理學院先進功能材料與器件物理團隊青年教師韓捷等受“琥珀固化”現象的啟發，提出了一種無需模板的三維磁疇編程新策略。團隊構建了由干凝膠、激光誘導石墨烯(LIG)與磁彈性體組成的三層異質材料體系，利用其三維互聯微孔道結構，實現超親水-超疏水界面的穩定連接。干凝膠層在溫/濕場中收縮，誘發層間應力，從而驅動微結構實現精確三維變形。隨后采用高精度的飛秒/皮秒激光加工技術，實現逐層構型與應力編程圖案化，特征尺寸優于20μm，具備秒級制備效率。最終在飽和磁場下完成磁化，并通過水洗去除PEG和干凝膠層，成功實現了微型磁控軟體機器人的一致性、批量化制備。該研究不僅提出了一種全新的磁疇編程范式，同時為物理智能微型機器人在生物醫療、微流控及智能集群等領域的應用奠定了基礎。
 

　　研究成果以“基于層間應力的微型軟體機器人三維磁疇無模板編程”(Template-Free 3D Programmable Magnetization of Soft Millirobots Induced by Interlayer Stress)為題，在國際權威期刊《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS)上在線發表。西安交通大學物理學院為論文的第一完成單位，韓捷為論文第一作者，合作單位及作者包括德國馬普智能系統研究所Metin Sitti教授、香港城市大學董立新教授及鄭志強博士后。
 

　　青年教師韓捷2024年12月加入物理學院楊志懋教授課題組，研究方向涵蓋微納功能材料、材料物性調控及其在智能柔性系統中的應用。該研究得到國家自然科學基金、陜西基礎科學(數學、物理學)研究院、中央高校基本科研業務費、陜西省科協青年托舉人才計劃等項目的支持。