变形磁性软机在微创医学，可穿戴设备和软机器人中具有多种应用。然而，大多数磁性编程方法固有地与制造过程耦合，因此它们阻止了机器的可重新编程性。在《科学进展》的新报告中，Yunus Alapan和德国，土耳其，瑞士和美国的多学科研究团队描述了一种高通量的磁性编程策略。为此，他们将含有嵌入铁磁性颗粒的软磁性材料加热到嵌入颗粒的居里温度以上，并通过在冷却过程中施加外部磁场来重新定向其磁畴。该团队展示了具有高空间分辨率的离散，三维（3-D）和可重编程磁化强度。然后，使用可重新编程的功能，他们配置了三个对象的机械行为-膨胀的超材料结构，表面行走机器人的可调运动和对柔性抓手的自适应抓取。

变形材料和开发电磁软机

包括光，温度，湿度，pH值以及声场或电磁场在内的外部刺激可以控制形状变形的材料，从而形成微型微型机器人，从而在跨学科研究中具有重要的未来应用领域。软磁性材料包含可编程的形状变形，可实现快速，可逆和复杂的变形。施加的磁场可以在软磁性材料上产生扭矩，以使所有畴的磁化方向与磁场方向对齐。结果，研究人员可以在软磁机中创建磁化的空间分布，以在磁场下产生可编程的形状变形。在这项工作中，Alapan等人。引入了一种通用策略，该策略使用嵌入二甲基硅氧烷（PDMS）弹性体中的二氧化铬（CrO 2）纳米粒子在电磁软机中编码可编程形状变形指令。

二氧化铬是居里温度为118的铁磁材料摄氏度，可以在大多数弹性体的功能温度范围内进行热辅助磁重编程。该团队准备了CrO 2 / PDMS磁性弹性体复合材料片材，以得到最终的磁弹性膜，并使用具有可调功率的准直近红外（NIR）激光器加热了材料表面。在直径为1.3毫米的加热点下，最短的加热-冷却周期为5.7秒。该团队可以通过在没有磁场的情况下加热到CrO 2颗粒的居里温度以上来逆转过程并使材料局部或完全消磁，以实现非侵入式的磁编程和重编程效果。

概念验证软机器人

作为实验模型，Alapan等人。他开发了一种平面六边形带翼和尾巴的磁性软弹性体薄膜，并通过改变3-D方向使结构离散磁化，从而在磁性控制下形成3-D“蜻蜓”。3-D磁轮廓可以在磁场下转换为复杂的3-D形式。因此，该团队使用计算模型产生了具有指定磁化强度分布的复杂3D形状变换。然后，他们对软机进行磁性重新编程，以优化其多功能性。例如，科学家开发了一种热辅助磁化策略来按需对软结构进行编程，在这种情况下，他们展示了一个带有3D磁化编码身体，肩膀，手臂和头部在磁力驱动下经历复杂的转变。Alapan等。还重新编程了棍子人结构的磁化轮廓，以重新配置其头部和手臂。然后他们在本地对内部材料的行为进行了重新编程，以促进高级活性超材料的设计和优化。重新编程技术使他们能够控制单个单元以及随之而来的机械性能。科学家们强调了简单编程对演示灵活机器人的重要性。这些示例强调了在开发软机器人过程中正确使用远程和非侵入性重新编程来优化材料行为的情况。然后他们在本地对内部材料的行为进行了重新编程，以促进高级活性超材料的设计和优化。重新编程技术使他们能够控制单个单元以及随之而来的机械性能。科学家们强调了简单编程对演示灵活机器人的重要性。这些示例强调了在开发软机器人过程中正确使用远程和非侵入性重新编程来优化材料行为的情况。然后他们在本地对内部材料的行为进行了重新编程，以促进高级活性超材料的设计和优化。重新编程技术使他们能够控制单个单元以及随之而来的机械性能。科学家们强调了简单编程对演示灵活机器人的重要性。这些示例强调了在开发软机器人过程中正确使用远程和非侵入性重新编程来优化材料行为的情况。

微型机器人应用

在这项工作中开发的微型机器人和机器的基础将具有从生物工程到微创医学的多种应用。磁性编程的形状变形可以建立用于高级运动和控制的新型微系统。Alapan等。通过将NIR激光束尺寸通过显微镜物镜聚焦在200 µm以下，可以缩小热辅助磁化方法的程序，以对微结构进行编程。使用聚焦激光加热，他们可以用六个花瓣磁化一个柔软的结构，以产生同步的花瓣变形。此后，他们进一步对启用了光掩模的微图案激光加热进行编程，以生成特定的关注字母。

通过这种方式，Yunus Alapan及其同事建立了热辅助编程，以高空间分辨率对形状变形进行无创编程。该团队使用离散的3D磁化强度开发了各种磁性软机械，从起伏的游泳者和爬行者到多臂抓爪。科学家们展示了具有编程域的3D磁性超材料的行为如何在外部磁场下经历复杂的形状变化。由于基于激光的加热对于在人体中对软磁机进行重新编程是不可行的，因此Alapan等人（2006年）提出。旨在将3-D磁化方法纳入微创医疗应用中的高通量编程应用。科学家还可以通过将电能远程传递到位于软机器人上的弹性体上的接收器线圈来实现远程选择性加热。具有可重新编程的复杂形状转换的新型软机将使各种应用受益，从医疗机器人到可穿戴式健康监测设备以及受生物启发的微型机器人。