Les surfaces microtexturées magnétiquement réactives ont l'avantage d'être contrôlées à distance (c'est-à-dire qu'aucun contact n'est requis) dans des conditions ambiantes et des temps de réponse courts. Auparavant, des actionnements de flexion ou de torsion synchronisés de réseaux de micropiliers ont été démontrés en programmant l'arrangement des particules magnétiques et en utilisant une géométrie de micropilier anisotrope. Dans ce cas, des particules magnétiques sont incluses dans une matrice polymère à de faibles concentrations pour éviter les interférences magnétiques et obtenir ainsi un actionnement synchronisé. Des chercheurs de l'Université Inha (Jeong Eun Park et Jeong Jae (JJ) Wie), du Air Force Research Laboratory (Augustine Urbas et Zahyun Ku) et du Lawrence Livermore National Laboratory (Sei Jin Park) ont récemment signalé une stratégie opposée pour induire l'auto-assemblage magnétique. de réseaux de micropiliers. Des micropiliers magnétiques hautement concentrés agissent comme des microaimants et s'assemblent collectivement avec des piliers voisins sous un champ magnétique appliqué. Pour un actionnement facile, du caoutchouc flexible est utilisé pour la base de pilier tandis que des sommets de pilier relativement rigides et magnétiquement sensibles subissent l'assemblage magnétique. Comme la base de pilier est magnétiquement inerte et fixée au substrat, l'auto-assemblage de micropiliers agencés périodiquement peut répéter l'assemblage et la récupération réversibles et reproductibles en modulant le champ magnétique externe.

Lorsqu'un champ magnétique est appliqué parallèlement au grand axe des réseaux de micropiliers rectangulaires, des dipôles magnétiques (à savoir les pôles N et S) sont créés dans les micropiliers. Lorsque la densité de flux magnétique augmente, deux micropiliers dipolaires adjacents sont assemblés par paires par attraction quadripolaire. Pendant ce temps, les paires sont assemblées avec l'une des autres paires (c'est-à-dire quadricorps) où l'axe long des micropiliers rectangulaires est placé pour décaler de 45 degrés par rapport à l'axe du champ magnétique. Une déformation de torsion magnétique des micropiliers est également générée puisque les micropiliers de type microaimant veulent être parallèles à l'axe long des piliers et au champ magnétique appliqué. Par la suite, sous une densité de flux magnétique continuellement augmentée, les quadricorps sont assemblés avec d'autres quadricorps tout en subissant un mouvement de torsion supplémentaire. En conséquence, un ordre à longue portée hautement conjonctif est obtenu au sommet des piliers avec un degré de torsion d'environ 40 degrés. De plus, les chercheurs ont démontré que les micropiliers assemblés magnétiquement peuvent être congelés en place même après la suppression du champ magnétique en les traitant avec un liant soluble dans l'eau.

De plus, l'effet des géométries de piliers magnétiques sur la densité de flux magnétique minimale requise pour initier l'assemblage a été étudié en comparant les assemblages de micropiliers carrés et circulaires qui ont un espacement interpilier identique et des largeurs fixées à 30 µm. Un seuil de densité de flux magnétique inférieur a été enregistré pour les structures à sections circulaires par rapport à celles à sections carrées en raison de leur moment d'inertie plus faible. Les densités de flux magnétique de seuil étaient également inférieures pour les structures à rapport d'aspect plus élevé. Les seuils inférieurs ont été observés pour les assemblages de deux structures simples en paire ainsi que pour l'assemblage de structures appariées pour obtenir une connectivité à longue portée.

Voici des démonstrations fonctionnelles pour souligner le large impact et l'extensibilité macroscopique des surfaces microtexturées reconfigurables en forme avec auto-assemblage magnétique par étapes. Tout d'abord, les chercheurs présentent des motifs de lettres visibles/invisibles commutés magnétiquement en localisant deux zones contrastées dans la partie lettre et arrière-plan. Alors que les micropiliers dans la partie lettre sont assemblés de manière conjonctive, les micropiliers dans la région d'arrière-plan ne sont pas assemblés même lorsque la densité de flux magnétique augmente jusqu'à 0,6 T. La lettre est clairement observée juste après l'application du champ magnétique en raison des différences de contraste, qui disparaît immédiatement lorsque le champ magnétique est supprimé lorsque les piliers reviennent à leur état d'origine. Deuxièmement, les chercheurs ont également démontré que le liquide macroscopique s'étale dans les deux sens (x - et y -axes) qui sont découplés les uns des autres. La gouttelette de liquide est initialement épinglée sur des réseaux de micropiliers hydrophobes, mais sous un champ magnétique, les paires (//x ) et connectif (//y ) réduisent les espacements interpiliers, permettant à la goutte de se détacher et de se propager.

Ce mécanisme sans précédent d'auto-assemblage microscopique par étapes fournira des informations sur la reconfiguration de la forme magnétique des actionneurs et des systèmes robotiques mous, et la démonstration macroscopique du changement de surface peut potentiellement bénéficier à un large éventail d'applications à l'avenir. + Explorer plus loin

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