Magnetiskt känsliga mikrotexturerade ytor har fördelen av att fjärrstyras (dvs ingen kontakt krävs) vid omgivningsförhållanden och korta svarstider. Tidigare demonstrerades synkroniserade böjnings- eller vridningsaktiveringar av mikropelarmatriser genom att programmera arrangemanget av de magnetiska partiklarna och genom att använda anisotrop mikropelargeometri. I detta fall ingår magnetiska partiklar i en polymermatris i låga koncentrationer för att undvika magnetisk interferens och därigenom uppnå synkroniserad aktivering. Forskare från Inha University (Jeong Eun Park och Jeong Jae (JJ) Wie), Air Force Research Laboratory (Augustine Urbas och Zahyun Ku) och Lawrence Livermore National Laboratory (Sei Jin Park) rapporterade nyligen en motsatt strategi för att inducera magnetisk självmontering av mikropelarmatriser. Högkoncentrerade magnetiska mikropelare fungerar som mikromagneter och samlas tillsammans med angränsande pelare under ett applicerat magnetfält. För enkel aktivering används flexibelt gummi för pelarbas medan relativt styva och magnetiskt känsliga pelartoppar genomgår den magnetiska monteringen. Eftersom pelarbasen är magnetiskt inert och fixerad till substratet, kan självmontering av periodiskt anordnade mikropelare upprepa reversibel och reproducerbar montering och återhämtning genom att modulera det externa magnetfältet.

När ett magnetfält appliceras parallellt med den långa axeln av rektangulära mikropelaruppsättningar, skapas magnetiska dipoler (nämligen N- och S-poler) i mikropelarna. När den magnetiska flödestätheten ökar, sätts två intilliggande dipolära mikropelare ihop i par genom fyrpolär attraktion. Samtidigt sätts paren ihop med ett av de andra paren (dvs. quad-body) där den långa axeln av rektangulära mikropelare är placerad för att förskjutas 45 grader i förhållande till magnetfältsaxeln. Magnetisk vridningsdeformation av mikropelarna genereras också eftersom mikromagnetliknande mikropelare vill vara parallella med pelarnas långa axel och pålagda magnetfält. Därefter, under kontinuerligt ökad magnetisk flödestäthet, sätts quad-kroppar samman med andra quad-kroppar medan de genomgår ytterligare vridningsrörelser. Som ett resultat uppnås en mycket sammanbindande långvägsordning vid pelarnas toppar med en vridningsgrad på ~40 grader. Vidare visade forskarna att de magnetiskt sammansatta mikropelarna kan frysas på plats även efter att magnetfältet avlägsnats genom att behandlas med ett vattenlösligt bindemedel.

Dessutom undersöktes effekten av magnetiska pelargeometrier på den minsta magnetiska flödestätheten som krävs för att initiera sammansättningen genom att jämföra sammansättningarna av kvadratiska och cirkulära mikropelare som har identiskt avstånd mellan stolparna och bredder fixerade vid 30 µm. Lägre tröskelvärde för magnetisk flödestäthet registrerades för strukturer med cirkulära tvärsnitt än de med kvadratiska tvärsnitt på grund av deras lägre area tröghetsmoment. Tröskelvärdet för magnetiska flödestätheter var också lägre för strukturer med högre bildförhållande. De lägre tröskelvärdena observerades för båda sammansättningarna av två enkla strukturer i ett par såväl som för sammansättningen av parade strukturer för att uppnå långdistansanslutning.

Följande är funktionella demonstrationer för att betona den breda effekten och den makroskopiska expanderbarheten i form-omkonfigurerbara mikrotexturerade ytor med stegvis magnetisk självmontering. Först presenterar forskarna magnetiskt kopplade synliga/osynliga bokstavsmönster genom att lokalisera två kontrasterande områden i bokstavs- och bakgrundsdelen. Medan mikropelarna i bokstavsdelen är sammansatta är mikropelarna i bakgrundsområdet inte ihopsatta även om den magnetiska flödestätheten ökar upp till 0,6 T. Bokstaven observeras tydligt direkt efter att magnetfältet applicerats på grund av skillnader i kontrast, vilket försvinner omedelbart när magnetfältet tas bort när pelarna återgår till det ursprungliga tillståndet. För det andra visade forskarna också att den makroskopiska vätskan sprider sig i två riktningar (x - och y -axlar) som är frikopplade från varandra. Vätskedroppen fästs initialt på hydrofoba mikropelarmatriser, men under ett magnetfält, parvis (//x ) och anslutande (//y ) montering minskar avstånden mellan stolparna, vilket gör att droppen kan ta sig fast och spridas.

Denna oöverträffade mekanism för stegvis mikroskopisk självmontering kommer att ge insikter i magnetisk form-omkonfiguration av ställdon och mjuka robotsystem, och den makroskopiska demonstrationen av ytförändringen kan potentiellt gynna ett brett spektrum av applikationer i framtiden. + Utforska vidare

Team utvecklar ny ytdesign inspirerad av ormskinn