DOI: 10.1002/advs.202003177

由外磁场驱动的磁性微型机器人能够在无燃料条件下进入遥远、封闭、狭小的空间，这是一种在微环境下进行操纵和传输的先进技术，然而，复杂的制备方法限制了其实际应用。在此，将熔融静电纺丝书写（MEW）、微成型和刮削工艺结合起来，成功地批量生产了蝌蚪形磁性聚己内酯/Fe3O4（PCL/Fe3O4）微型机器人。重要的是，蝌蚪状的微型机器人在外磁场作用下可以实现两种运动：滚动模式和推进模式。滚动模式下可以以约2 mm s-1的速度迅速接近工作目标。推进模式（0-340 µm s-1）可以用于处理微型目标。这种简单且经济的生产方法在大批量制备多功能微型机器人方面具有巨大的潜力。

图1.磁性蝌蚪形微型机器人的制备过程示意图。聚己内酯（PCL）不对称杆模板（A），聚二甲基硅氧烷（PDMS）不对称通道（B）和PCL/Fe3O4不对称微型机器人（C）的制备工艺示意图。

图2.聚二甲基硅氧烷（PDMS）通道和磁性聚己内酯（PCL）/Fe3O4非对称坯料的表征。（A）使用0.9毫米针以不同的印刷速度制备的PDMS通道横截面的扫描电子显微镜（SEM）图像。（B）通道的宽度和深度与印刷速度的关系。（C）带有形状的非对称PDMS通道横截面的SEM图像。（D）通道2的光学显微镜图像。（E）来自通道2的磁性PCL/Fe3O4非对称坯料的SEM图像。速度值标记在每个图像上，单位为mm/min。（相同条件下制备的n=5个不同样品的平均值±标准偏差（SD））。

图3.蝌蚪形磁性微型机器人的特征和可控运动。（A）蝌蚪形聚己内酯（PCL）/Fe3O4磁性微型机器人的扫描电子显微镜（SEM）图像，以及C、O和Fe元素映射。蝌蚪状PCL/Fe3O4微型机器人的放大SEM图像（B）和EDX光谱（C）。在滚动磁场（D，E）和推进磁场（G，H）（4Hz，1.85mT）下微型机器人运动的光学显微镜图像和3D示意图。微型机器人在滚动磁场（F）和推进磁场（I）（12Hz，1.85mT）下运动的延时光学图像。蝌蚪状微型机器人在滚动模式（J，K）和推进模式（L，M）下的速度与频率和强度之间的关系（每个实验n=20次测量的平均值±SD）。

图4.在4Hz和1.85mT的磁场下，蝌蚪状微型机器人在两种模式下携带微球的光学显微镜图像。（A）推进模式下的单个目标操纵，（B）滚动模式下的多目标传输。