一项研究团队最近公布了关于软微型微电偶微致动器制造的激动化进展的研究。它一直在开发其在诺依此介绍的物理学，化学和生物学系（IFM）中的技术。该报告已发表于此柔软的机器人杂志。在本文中，考虑了团队设计的产品流程改进的重要性，因为它扩大了使用挤出3D打印制造这些微型设备的可能性。
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柔软的微型机器人
通常由高度符合的生物启发材料创建，软微米占据了一个迷人的机器人子领域。亚博网站下载凭借其灵活性和适应性，它们在广泛的应用范围内找到了空间受到限制的广泛应用程序，或者人类干预的固有危险，例如，在炸弹威胁，救灾或有毒材料的溢出等紧急情况下。
同样重要的应用程序已经发展为人类交互情景中的微小软机器人（在机器和人物之间创造保护环境），并且当安全地纳入人体时，将药物促进到一个下一个水平。
软微机器人控制的基础是物理上灵活的小型电子设备，特别是能够产生称为驱动器的机械运动的主动装置，驱动器在反馈控制工程下运行，可以通过电子实现尺寸变化。
历史微致动器制造
尽管压电材料具有有限的柔韧性，但它们最初用于产亚博网站下载生致动器，直到添加剂制造技术获得牵引力，取代光刻的复杂性和耗时性质，以及激光烧蚀是首选采用的加工技术。
添加剂制造通常在计算机辅助设计（CAD）模型中产生三维（3D）对象。物体是通过沉积，加入或凝固材料制成，通常通过层。亚博网站下载
与以前的技术相比，增材制造具有显著的优势，包括更容易的产品更改、更直接的设计、最小的浪费和更少的能源。
最初，选择制备软微致微致动器的亚博网站下载材料包括离子聚合物 - 金属复合材料，产生多种形状。水凝胶的使用有助于开发由可以变形的材料构成的装置，或容易变形。亚博网站下载
所研究的其他亚博网站下载材料包括软介电弹性体和形状记忆聚合物，但它们都有一个不幸的共性。尽管制造简单，但这些材料产生的所有致动器都限于厘米刻度，最小厚度限制为0.02厘米。亚博网站下载
缩放
材料厚度在执行器的背景下是至关重要的。实现具有较低致动电位和高功率对重量比的运动需要更薄的材料。亚博网站下载为了效率，需要低于4-5 kV的致动电位。这就是追随者的结果et al。他们展示了由3D打印产生的微米结构，其极限可降至200 μm以下。
缩小到微型机器人设备是挤压为基础的3D打印技术的一个挑战，该技术被称为熔融沉积建模，该团队使用热塑性材料的灯丝来探索尺寸限制。当使用电活性聚合物(EAPs)时，该方法有助于降低制造成本和加速成型的可能性。在电场刺激下，与陶瓷驱动器相比，eap表现出更大的尺寸和形状变化。
硬件和软件
在硬件方面，科学家使用了由定制的挤出3D打印机，该挤出3D打印机掺入了由流体分配系统增强的三轴（X-Y Z轴）可编程铣削阶段。选择银/酰氯参比电极用于电聚合，同时选择由钛网组成的对电极。在软件方面，使用锥形尖端注射器（5mL）分配脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯凝胶（使用UV固化），而涂有40nm的金层的标准玻璃载玻片被用作3D印刷实验的基板。承诺。
扩展能力
利用3D打印过程的多功能性，团队开发了一种新的图案化过程。仅使用一个额外的打印步骤来传输设计，使用团队称为“升降”的电气层进行图案化，其中加速了最初印刷在镀金玻璃基板上的印刷层的物理去除。
所需的图案化金涂覆的衬底留在后面，因为从玻璃中除去金。这可以被认为是“剥离”过程的反向，其中使用牺牲光致抗蚀剂产生靶材料的图案化结构。因此，在这种新颖过程中避免了损害所生产的器件的潜在有害的蚀刻剂，在方法中提供了逐步变化。
制造具有从1000至5000μm的不同长度的3D印刷体的微致动器，允许制造和随后的微生物装置与刚性体的微生物，该刚性体产生单独控制的自由移动臂或腿。这使得该组通过多个微致动器探索一系列软夹具和操纵器的微制造。
结果突出了多驱动臂(2-4)微型机器人的制造，尺寸从6 × 4.5到14 × 12毫米2．该团队成功地将驱动器缩小到尺寸为300 x 1000 μm、厚度为20 μm，结果发现，只需低操作电位(0至-1V)即可实现满意的操作。例如，最小的机器人在0.005到1.0 Hz的频率范围内工作时，弯曲性能得到了改善。典型的位移范围为100 ~ 3000 μm。
该团队简单的“打印模式”引入了独特的设备设计，使安装在同一微型机器人身体上的不同柔性手臂能够独立控制。
将3D打印的极限驱动到千分尺域中允许产生具有独立致动和独立控制的跛行器件的足够小和薄的微致动器。在这样做时，团队正在扩展可能，越来越增强软微多体可以拥有的操纵能力，覆盖力和复杂性。
参考和进一步阅读
jager，E.等。al。（2021）3D打印微致动术，用于软微型微型器。柔软的机器人http://doi.org/10.1089/soro.2019.0129
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