【48812】飞秒激光直写双影响协同呼应水凝胶微致动器研讨获开展

  在自然界中生物可以对外界影响做出必定的反响并发生特定的形状改变，这种呼应行为对生物体的生计和繁殖至关重要。在很多材猜中，水凝胶因其模量适中，影响呼应条件多样以及生物相容性好等要素而引起了广泛重视。跟着仿生学以及材料科学的开展，可以感知和呼应外部影响的智能水凝胶致动器在软体机器人、传感和长途操控等范畴显示出杰出的使用远景。现在，微加工技能已将呼应型水凝胶致动器的标准缩小到微米级。但是，如安在微标准下构建可以对杂乱的微环境进行多重呼应的水凝胶微致动器仍然是一个应战。

  近来，中国科学院理化技能研讨所研讨员郑美玲团队在双影响协同呼应的水凝胶微致动器的研讨工作中获得开展。团队经过非对称飞秒激光直写加工制备了一种双影响协同呼应的水凝胶微致动器。该水凝胶微结构对pH/温度的两层协同呼应是经过增加功用单体2-（二甲基氨基）乙基甲基丙烯酸酯完成的。经过水凝胶微结构的拉曼光谱分析，解说了不同pH和温度下协同呼应的发生机制，而且展现了由pH或温度操控的聚苯乙烯微球的捕获。该研讨为规划和制作可控的微标准致动器供给了一种战略，并在微机器人和微流体中具有使用远景。研讨成果发表于《微纳米》（Small） 。

  飞秒激光直写加工技能因为具有超高的空间分辨率、三维加工才能和无需实体掩膜等特色，被大范围的使用在制备各种三维微结构。研讨人员使用含有功用单体的光刻胶，经过调整激光功率、扫描速度和扫描战略完成了具有不对称交联密度的两层呼应水凝胶微结构的制备（图1）。

  进一步地，研讨人员制备了含有三个不对称微臂的微致动器来进步对不同环境的影响呼应才能。该微致动器由三个交联密度替换散布的微臂组成。为了更便当地展现水凝胶微致动器在不一样的温度及pH条件下的可控性，研讨还使用了直径10微米的聚苯乙烯微球作为方针颗粒在不同条件下进行捕获（图2）。

  此外，研讨人员还描绘了一种具有双影响协同呼应特性的微致动器（图3），其具有的更丰厚的形状改变是由温度上升时的氢键开裂与酸性条件下叔胺基的质子化一起效果发生的。该研讨提出的两层影响协同呼应特性相较于单一呼应影响赋予了微制动器更大的可操控性，这一特性使其在微操作和微型软体机器人方面具有潜在使用。