近日，苏州大学机电工程学院2015级机械电子工程专业陆炀铭与张乐然两位同学，在机器人与微系统中心李相鹏、孙立宁老师的指导下，均以共同第一作者身份分别在顶级期刊ACS Applied Materials & Interfaces、Applied Materials Today上发表《Particle-Based Porous Materials for the Rapid and Spontaneous Diffusion of Liquid Metals》《Liquid metal droplet robot》学术论文。陆炀铭、张乐然两位同学从大一就加入了机器人与微系统中心实验室，从事液态金属机器人研究。这两篇论文最初立项均来自于“莙政基金”以及大学生课外科研基金的支持，其研究成果也为机电工程学院第十六届全国“挑战杯”一等奖的取得打下了坚实的基础。
《Particle-Based Porous Materials for the Rapid and Spontaneous Diffusion of Liquid Metals》论文所研究的方向是液态金属的自发快速扩散，主要灵感来自液态金属超润湿效应。基于镓的室温液态金属在实现电子设备、热流管理和软致动器的各种应用方面具有巨大的潜力。用液态金属填充狭窄的空间在快速成型和电路打印中非常重要。然而，由于液态金属的表面张力很大，因此很难拉伸或扩散成所需的图案。因此陆炀铭同学提出了一种制备颗粒基多孔材料的方法，这种多孔材料能够在毛细管力的作用下使液态金属在材料内部快速自发扩散。
值得注意的是，这种方法可以使液态金属沿着复杂的结构扩散，甚至克服重力的影响。随后他进一步证明了该方法可以通过直接铸造或3D打印用于制造原型复杂的三维结构。
该研究在增材制造，使用液态金属的软电子技术，大面积导电薄膜图案的制备和可穿戴电子设备的转移打印技术中具有巨大的潜力。这可以使液态金属直接快速地融入微流体系统，使其应用成为可能，例如，制造三维微电极、化学传感探头、微泵等。
《Liquid metal droplet robot》提出了一种面向主动靶向给药的液态金属液滴微机器人，灵感来自于电影《终结者》中的液态金属机器人。微纳米机器人可穿越血管或生物组织，将药物靶向至病灶实现精准治疗，是当前研究的热点。鉴于现有主动靶向给药微机器人机动及负载能力有限、位姿精度调控困难等挑战，张乐然同学提出将载药功能框架植入液态金属微液滴的方式，制备了具有高机动表现、大负载能力、高适应性以及低生物毒性的液态金属滴液微机器人，其可由外部能量场驱动自变形穿越生物屏障、跳跃、旋转、自组装/自解体等多样3D机动以及可控载药释放。最后，液态金属液滴微机器人搭载抗癌药阿霉素，在体外肿瘤模拟环境中成功实施了主动靶向给药实验，杀死了乳腺癌病灶内99.7%的肿瘤细胞，展示了其巨大的临床价值。该研究成果设计的液态金属液滴微机器人有望应用于人体内肿瘤以及心脑血管疾病的精准靶向治疗。
该研究成果设计的液态金属液滴微机器人有望应用于人体内肿瘤以及心脑血管疾病的精准靶向治疗。
论文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b20124
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352940720300445