铁磁纸

[导读]目前，美国科学家成功研制出一种叫做“铁磁纸”的纳米等级材料，它是用纳米等级铁磁微粒灌注在普通纸张上，这种材料可用于制造微型机器人、研究人体细胞的微型镊子等。 腾讯科技讯(编译/悠悠)据美国科学日报报道，日前，美国普渡大学的研究人员成功研制一种磁性“铁磁纸”，它可用于制造手术仪器中的低成本“微型发动机”，研究细胞的微型镊子，微型机器人以及小型扬声器等。 美国科学家成功研制出一种叫做“铁磁纸”的纳米等级材料 　　这种特殊材料是采用矿物油和氧化铁“磁纳米微粒”浸透在普通纸张或者报纸上形成的，然后这种带有纳米微粒的纸张可在磁场中应用。电子计算机工程兼生物医学工程师教授芭芭克-齐伊(Babak Ziaie)说：“纸张是一种多孔基体，因此我们可以在纸张上承载一些特殊的物质，使其具备独特的功能。” 　　该新材料以低成本方式制造小型立体扬声器，微型机器人或者具有多种用途的发动机，其中包括控制细胞的镊子和最低程度侵入手术的柔韧性机械手指。齐伊说：“由于铁磁纸非常柔软，并不会对人体细胞或者组织构成损害，而且制造起来非常便宜。你可以剪裁一小块，用于制造微型发动机。” 　　一旦普通纸张上浸入“铁磁流体”混合物，纸张就覆盖着一层生物塑料薄膜，它具有一定程度的抗水性，避免液体蒸发，并能显著提高强度、硬度和弹性等机械性能。这项新材料的详细资料将于1月24日至28日在香港召开的第23届微电子机械系统IEEE国际会议上公布。 　　由于这项技术成本并不昂贵，不需要特殊的实验室制造，它可普遍地应用于大学和高校制造微型机器人和其他工程科学器件。这种纳米等级磁性微粒可从商业途径获得，磁性微粒的直径仅有10纳米，相当于人体头发的万分之一。铁磁纳米微粒中含有铁原子。 　　齐伊说：“或许你未曾使用过纳粒微粒，但是它们要比其他较大的微粒更容易使用，而且价格更便宜，纳米微粒的价格也非常低廉。” 　　研究人员使用一种叫做磁场排放扫描电子显微仪研究纳米微粒如何灌注在某些纸张中，齐伊说：“所有类型的纸张都可以使用，但是新闻报纸和柔软的纸张特别适合，这是由于它们具有很好的多孔性。” 　　研究人员现使用该材料制造小型悬臂致动器，这种结构非常类似于潜水艇，可在磁场中通过震动实现移动。齐伊说：“悬臂致动器非常普通，它们通常是由硅材料制成，而硅材料价格较高，要求在特殊的清洁室内制造完成。因此使用价格低廉的‘铁磁纸’是非常好的选择，它要比当前使用的硅材料价格便宜100倍。” 　　目前，研究人员还将铁磁纸制造成折纸，从而研究更为复杂的设计。

澳大利亚关于含有磁铁的儿童玩具的强制标准《消费者保护通报No.5含有磁铁的儿童玩具消费品安全标准》将于2010年7月1日正式生效。该强制性标准于2010年2月16日发布，主要采用了澳大利亚新西兰标准AS/NZS ISO 8124.1:2002玩具安全第1部分———机械和物理特性相关的安全方面，及其2号修订件(主要阐述了含危险性磁铁或磁铁部件的玩具的安全要求)。 　　含有细小强力磁铁是一种具有危害性的儿童玩具。儿童若吞下两片磁铁,或在不同时间分别吞下一片磁铁和一片或多片金属片,处在肠内不同区域的磁铁片就可能会隔过胃或肠内壁互相吸附在一起,压碎被夹住的内脏组织,阻止血液流通,酿成严重伤害,造成感染者死亡等事故。鉴于此，澳大利亚规定，自2010年7月1日开始，供应商应确保向澳大利亚提供的所有相关产品已经符合该强制性标准，否则将会被严厉罚款并召回产品。如果玩具含有松散的危险磁铁或磁性部件，其包装和说明书中应含有类似以下的声明：“警告!本产品含有小型磁铁。吞入体内的磁体可能在肠内相互吸附，导致严重感染甚至死亡。如果吞入或吸入磁铁，请立即就医。”此外，玩具中使用的磁铁应具有足够大的尺寸,以防止磁铁被吞入儿童口中。 　　本强制性标准适用于供14岁以下儿童玩耍的含有磁铁的产品，涉及含有磁铁的积木玩具、装饰玩具、磁铁套装玩具等，但不适用于下列产品：运动物品、露营产品、自行车、家用和公共运动场所设备、蹦床、电子游戏件、由燃气或蒸汽发动机供能的模型以及时尚珠宝。 　　统计数据显示，2009年宁波地区出口至澳大利亚的玩具总值近700万美元，其中不少为含有磁铁的儿童玩具，这使出口企业面临严峻的挑战。检验检疫部门提醒生产或出口此类玩具的企业：应加强对最新玩具法规和标准信息的了解，重视安全生产管理，严格按照欧美等发达国家和地区的强制性标准进行生产，加强冲击测试或使用周期测试，保证磁铁不会掉落，以保障儿童的安全。

作者：李木子 来源：中国科学报用水基水凝胶制成的超声波贴片 图片来源：Mitsutoshi Makihata /Xuanhe Zhao贴在皮肤上的邮票大小的贴片可以为内脏器官提供48小时的连续超声成像。这可以揭示一些细节，比如运动时人体心脏形状的变化，或者一个人吃饭或喝酒时胃的膨胀和收缩。相关论文发表于《科学》。“欢迎来到‘可穿戴成像’时代，”麻省理工学院的赵宣和（音）说。许多研究人员一直在努力开发由柔性材料制成的可穿戴超声设备。但他们发现，要制造出既能黏在皮肤上数小时以上，又能实现高分辨率超声成像的柔性设备，是一项挑战。赵宣和与同事通过将产生和检测超声波的刚性换能器组件与柔软、粘性的贴片相结合，解决了这个问题。该贴片包括一层用于传输超声波的水基水凝胶，夹在两层弹性体材料之间，以防止水凝胶脱水。研究小组在15名志愿者的手臂、颈部、胸部和腰部分别贴上了超声波贴纸，这些志愿者在实验室里喝果汁、举重、慢跑或骑自行车。在这些活动中，贴纸上的超声波成像显示出他们肺部、隔膜、心脏、胃及大动脉和静脉的大小和形状的变化。在超声波贴纸可以用于任何地方的医疗监测之前，还有很多工作要做。目前，这些贴纸必须通过电线连接到一台计算机，该计算机将超声波转换为图像并收集数据，这意味着它不是一个完全便携的系统。尽管如此， “现在已经有一种手机大小的数据采集系统的即时超声设备。”这让赵宣和相信，计算组件可以微型化，并最终与超声波贴纸集成，成为一个真正的无线和完全便携的成像系统。德克萨斯大学奥斯汀分校的卢南树（音）说，“这是一项真正具有开创性的研究，让可穿戴超声波更接近患者。”超声贴纸可以为医院提供更灵活的成像选项，以监测患者，而不需要技术人员持有超声探头，在技术人员短缺的情况下，它们可能很有用。“你不需要一个训练有素的超声医生，也不需要一台巨大的超声机器。”奥斯汀德克萨斯大学的Philip Tan说，“可以将其部署到资源非常少的社区。”从长远来看，这种贴纸可以帮助监测家中新冠肺炎患者的肺部、监视管理心血管疾病患者、追踪不断增长的癌症肿瘤，甚至可以连续监测子宫内的胎儿。低功率超声波没有已知的风险，但研究小组表示，他们将在未来研究长时间暴露在超声波下的任何潜在副作用。相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.abo2542