浙工大吴化平教授团队 CEJ: 软硬磁复合形状记忆水凝胶实现可重编程驱动与形状固定

本文由浙江工业大学吴化平教授团队研究，针对磁控形状记忆水凝胶在变形后需持续外磁场维持形状且难以实现可重编程复杂变形的瓶颈问题，提出了一种软磁（Fe₃O₄）与硬磁（BaFe₁₂O₁₉）颗粒协同的氢键交联水凝胶。研究背景基于磁控形状记忆水凝胶在非接触操控和生物相容性方面的优势，但现有材料在形状固定和可编程性上存在局限。研究目的为设计一种双磁控策略（交变磁场与驱动磁场），通过软磁颗粒的磁热效应实现非接触快速软化，硬磁颗粒的剩磁和矫顽力提供可编程磁转矩驱动，冷却后氢键网络重塑实现无能耗形状固定。结论表明，该水凝胶通过优化磁性颗粒含量与凝胶组分，成功实现了远程、可重编程、可逆的精准形变，并在仿生运动（蝴蝶振翅、花朵闭合）、多臂水下柔性抓手抓取不同形状物体以及模拟微创肾肿瘤提取手术中展现出优越性能，具有良好的生物相容性，为软体机器人和智能生物医用器件提供了新思路。