作为物理智能系统的向列相胶体微型机器人

物理智能微型机器人系统利用嵌入在微型机器人、其胶体货物及其环境中的信息进行交互、组装并形成功能结构。诸如向列相液晶 (NLCs) 之类的非线性各向异性流体，提供了通过其拓扑缺陷、复杂的弹性响应及其在动态环境中剧烈重组的能力来嵌入相互作用的未开发机遇。本文设计并制造了一种四臂铁磁微型机器人，用于在向列指向矢场中嵌入并动态重构信息，从而生成一系列用于货物操作的物理相互作用。微型机器人的形状和表面化学设计旨在该域内生成向列弹性能量景观，定义了与被动胶体之间多种涌现的自下而上相互作用模式。微型机器人的旋转扩展了塑造相互作用的能力；旋转微型机器人周围的能量景观通过微型机器人伴生拓扑缺陷的复杂远离平衡动力学被动态重构。这些缺陷动力学允许将瞬态信息编程到域中，并用于自上而下的货物操作。我们展示了鲁棒的微型机器人操作策略，利用这些多样的向列弹性相互作用模式，在多稳态位点实现货物对接、运输、释放以及复杂可重构结构的组装。此类结构对于未来基于液晶的先进光学器件及各向异性环境中的微制造发展具有重要意义。