22、可变形磁性微型机器人与胶体微机器人集群技术解析

可变形磁性微型机器人与胶体微机器人集群技术解析

在科技不断发展的今天，微型机器人领域取得了显著的进展，其中可变形磁性微型机器人和胶体微机器人集群的研究尤为引人注目。这些技术在生物医学、微纳操控等领域展现出了巨大的应用潜力。

1. 胶体微机器人集群（VPNS）的特性

1.1 背景流速度对VPNS捕获能力的影响

VPNS（涡旋状顺磁纳米粒子群）的捕获能力受背景流运动速度的影响。当背景流速度较高时，VPNS的涡旋结构稳定性会被削弱。实验通过对比不同速度下的情况，如在图8.15c1 - c3与a1 - a3中，清晰地展示了这种影响。这表明在实际应用中，若要保证VPNS的有效捕获，需要对背景流速度进行合理控制。

1.2 不同惯性微粒的捕获情况

对不同惯性的微粒进行实验（图8.15d1 - d3），当输入磁场的所有参数与收集较小微粒后的情况（图8.15b3 - b4）相同时，VPNS的移动速度相等（V4 = V2）。而且，从图8.15d3可以看出，没有微粒从VPNS的核心射出。通过分析图8.15d1 - d3和b1 - b3可知，惯性系数较小的微粒更容易被同一个VPNS捕获。这一特性在微粒操控和筛选方面具有重要意义。

1.3 确保VPNS同步运动的条件

实验结果与数学分析模型和模拟结果高度匹配。为了确保VPNS的同步运动，可以采取以下措施：
- 提高输入频率
- 降低移动速度
- 使用纳米级的纳米粒子群构建块

2. VPNS在通道中的运动

VPNS因其形态稳定性，能够轻松穿过分支通道。以下是其在不同通道中的运动情况：