通过变形实现自主导航和驱动的微米级机器人

美国哥伦比亚大学的研究团队受细菌趋化性启发，设计了一种微米级机器人，通过颗粒变形可实现自主导航和驱动。 　　细菌趋化性使其沿化学物质梯度定向运动，受此启发研制的人造胶体实现了沿化学浓度、磁场强度、光强度等梯度的定向运动，有望用于靶向治疗、材料修复等。然而，微米颗粒的布朗运动无法忽略，难以实现微梯度驱动的定向运动。为此，研究人员提出利用环境微梯度改变颗粒形状，通过传感和驱动过程的结合，实现微米颗粒的自主导航。其中，选用可变形聚合物、液晶弹性体等制成的微米颗粒，在外界温度、溶液浓度、酸碱性等微梯度下发生变形，同时将微米颗粒运动的角速度和线速度表示为形状参数的函数，微米颗粒组成的机器人就能在外界微梯度作用下，实现螺旋式自主运动。 
图：微米级机器人的螺旋式自主运动 　　这种微米级机器人能用于感知材料内部缺陷并进行自修复，还可用于人体内靶向药物运输、按需修复细胞或组织等。