作为微末端执行器的气泡在水环境中实现灵巧操作与传感

在微观尺度下实现安全的机器人操作通常需要精密复杂的设备，在实际应用中带来了可及性难题。受自然界微小气泡的启发，本研究提出了一种利用微气泡以低成本在水环境中实现多功能操作与传感的新范式，适用于生物应用。无需昂贵的微纳制造设备成本，利用气泡赋予的界面相互作用，即可原位轻松生成各种尺寸的气泡。研究表明，作为微末端执行器的气泡能够快速、自适应地实现对生物体和液滴等微小物体的灵巧操作。它们可以基于界面相互作用诱导的粘附力作为微型夹持器抓取微小物体，并作为软体微操纵器安全地操作脆弱物体。此外，该气泡微末端执行器还可以通过其超软结构的形状变化，感知和识别指定物体，在微观尺度下对微小力或表面纹理进行接触式测量。所报道的方法利用体积小于 1 mm 3 的单个微气泡，成功在液体中集成了抓取、操作和测量功能。这些无损功能展示了基于气泡的微末端执行器在生物操作和传感应用中的广阔前景。