多层丝网印刷技术制备集成材料与功能的多模态磁驱软体机器人

这篇综述创新性地提出基于丝网印刷（screen-printing）的多层制造策略，解决了磁驱软体机器人（MSRs）规模化生产与材料兼容性难题。通过定制化磁性墨水（PrFeB/弹性体复合材料）和磁编程技术，实现了药物递送、柔性电子和仿生机器人等应用场景的高效制备，为生物医学工程和机器人研究提供了可扩展的低成本解决方案。

　　

多层丝网印刷与磁编程技术
磁驱软体机器人（MSRs）通过磁场调控实现形变编程，但传统制造方法如铸造和3D打印存在效率低、材料受限等问题。研究团队开发了基于丝网印刷的多层制造策略，将磁性墨水（含50 wt% PrFeB颗粒）与弹性体基体（Dragon Skin 30）复合，通过磁重定向技术实现局部磁化编程。该技术可在纸张、织物、玻璃等多样基底上印刷，单次刮板动作可批量生产100个微型抓取机器人（尺寸40×40 mm），磁响应弯曲角度θ达120°（38 mT场强下）。

多材料适配与功能集成
研究验证了磁驱结构在木材、棉织物、ITO薄膜等基底上的兼容性。例如，印刷在pH试纸上的磁驱铰链可实现无线酸碱检测；三层柔性电子器件整合导电石墨墨水与磁性层，通过形变触发LED多模式发光（80 mT场强）。流变测试显示磁性墨水具有剪切稀化特性（剪切速率0.01–1,000 s^?1
），1:1质量比的配方兼具印刷精度（120目尼龙网）与磁响应性能。

生物医学应用突破
血管手术用磁驱抓取机器人（MSGRs）通过径向磁化设计实现滚动-抓取双模态运动，负载能力达自重200%。超声成像验证其在三叉动脉模型中的导航能力（追踪深度2.0 cm）。胶囊封装实验表明，25个机器人可在凝胶溶解后群体协同运动，为靶向给药提供新思路。

仿生设计与荧光功能化
受蓝蝶（Morpho menelaus）启发，团队采用锶铝酸盐荧光粉/硅胶复合墨水，印刷出紫外激发（λ～410 nm）发光的蝴蝶机器人。其翅膀采用S-N-S交替磁化模式，在50 mT磁场下实现扑翼运动，荧光与磁驱功能独立运作，拓展了生物成像与教育机器人的应用场景。

技术局限与未来方向
当前方法在三维自由形貌构建方面仍受限，但通过水基材料（如 hydrogel）开发和自动化磁编程产线，有望进一步推动微创手术与组织工程应用。该工作为MSRs的规模化制造提供了创新平台，相关成果发表于Cell Press旗下期刊。