機電工程學院本科生在國際頂級期刊發表高質量文章
 

近日,機電工程學院2015級機械電子工程專業陸煬銘與張樂然兩位同學,在機器人與微系統中心李相鵬、孫立寧老師的指導下,均以共同第一作者身份分別在頂級期刊ACS Applied Materials & Interfaces(影響因子8.456)、Applied Materials Today(影響因子8.013)上發表《Particle-Based Porous Materials for the Rapid and Spontaneous Diffusion of Liquid Metals》《Liquid metal droplet robot》學術論文,論文于20196月畢業前進行投稿,于2020年年初通過校對,正式被收錄。陸煬銘、張樂然兩位同學從大一就加入了機器人與微系統中心實驗室,從事液態金屬機器人研究。這兩篇論文最初立項均來自于“莙政基金”以及大學生課外科研基金的支持,其研究成果也為機電工程學院第十六屆全國“挑戰杯”一等獎的取得打下了堅實的基礎。


Particle-Based Porous Materials for the Rapid and Spontaneous Diffusion of Liquid Metals》論文所研究的方向是液態金屬的自發快速擴散,主要靈感來自液態金屬超潤濕效應?;阪壍氖覝匾簯B金屬在實現電子設備、熱流管理和軟致動器的各種應用方面具有巨大的潛力。用液態金屬填充狹窄的空間在快速成型和電路打印中非常重要。然而,由于液態金屬的表面張力很大,因此很難拉伸或擴散成所需的圖案。因此陸煬銘同學提出了一種制備顆?;嗫撞牧系姆椒?,這種多孔材料能夠在毛細管力的作用下使液態金屬在材料內部快速自發擴散。

      


值得注意的是,這種方法可以使液態金屬沿著復雜的結構擴散,甚至克服重力的影響。隨后他進一步證明了該方法可以通過直接鑄造或3D打印用于制造原型復雜的三維結構。

 

該研究在增材制造,使用液態金屬的軟電子技術,大面積導電薄膜圖案的制備和可穿戴電子設備的轉移打印技術中具有巨大的潛力。這可以使液態金屬直接快速地融入微流體系統,使其應用成為可能,例如,制造三維微電極、化學傳感探頭、微泵等。

 

Liquid metal droplet robot》提出了一種面向主動靶向給藥的液態金屬液滴微機器人,靈感來自于電影《終結者》中的液態金屬機器人。微納米機器人可穿越血管或生物組織,將藥物靶向至病灶實現精準治療,是當前研究的熱點。鑒于現有主動靶向給藥微機器人機動及負載能力有限、位姿精度調控困難等挑戰,張樂然同學提出將載藥功能框架植入液態金屬微液滴的方式,制備了具有高機動表現、大負載能力、高適應性以及低生物毒性的液態金屬滴液微機器人,其可由外部能量場驅動自變形穿越生物屏障、跳躍、旋轉、自組裝/自解體等多樣3D機動以及可控載藥釋放。最后,液態金屬液滴微機器人搭載抗癌藥阿霉素,在體外腫瘤模擬環境中成功實施了主動靶向給藥實驗,殺死了乳腺癌病灶內99.7%的腫瘤細胞,展示了其巨大的臨床價值。該研究成果設計的液態金屬液滴微機器人有望應用于人體內腫瘤以及心腦血管疾病的精準靶向治療。

     

近年來,機電工程學院強化學生科技創新,高度重視本科生科研素養和創新能力的培養,大力支持本科生開展科研項目和科技競賽,通過本科生科研導師制、科研雙選會、機電青年大講堂之科創面對面等活動搭建科研導師與學生的交流平臺??萍紕撔掠媱澋膶嵤┎粌H讓學生切實感受科研的魅力,提升自身的創新能力和綜合素質,同時也成為了學院打造三全育人新局面,提高本科生培養質量的一個重要途徑。

(機電工程學院)
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