东南大学顾忠泽教授课题组《Adv. Mater.》：在微观4D打印领域取得重要进展
毛细力诱导自组装技术可以规模化地制备可控微结构（Controlled Microstructural Architectures，CMA），因此在润湿、黏附、力学、光学、电学，生物学等领域得到广泛应用。传统的高长径比结构不能对外界刺激做出可逆的变形，因此其自组装一直都是单方向的，从而限制了其学术价值和实际应用。近几年来，微观3D打印技术，特别是基于双光子聚合的3D光刻技术发展迅速，使得制备刺激相应的3D微结构（4D打印微结构）成为可能。
近日，东南大学生物科学与医学工程学院、生物电子学国家重点实验室顾忠泽教授团队在《Advanced Materials》杂志上报道了一种新型的毛细力诱导自组装方法（Capillary‐Force‐Driven Self‐Assembly of 4D‐Printed Microstructures）。该方法用4D打印的微结构取代传统的高长径比结构，实现了双向（传统自组装和4D自组装）且可逆的自组装。
在该方法中，通过控制双光子扫描路径之间的距离（图1a），可以实现光刻胶微结构内部交联度的非对称分布。非对称的交联度使得打印的结构能够在竖直（乙酸乙酯中）和弯曲（正戊烷或者异丙醇中）状态间多次快速切换。这些弯曲结构具有传统的3D打印方法难以实现的可控厚度、曲率和光滑的表面。当不同的液体挥发时， 4D打印微结构能够展现三种不同的状态：I）形成中心靠拢的传统簇状结构 （例如图b）；II）保持弯曲结构（例如图c）；III）向弯曲方向组装（4D 自组装） （例如图d）。与常规方法相比，该方法不依赖于结构间距离，且制备的多种自组装图案的产率都可达到100%（图2）。更重要的是，基于这三种可逆的状态，可以开发多种具有前景的应用，例如可逆润湿控制（图3），微观机器人的动态驱动，微观折纸和封装（图4）。
图1 a) 微观4D打印同时实现传统自组装和4D自组装。b–d) 基于4D打印微结构制备的闭合、半开、全开的蝴蝶翅膀模型。标尺：20 µm。
图2 不同的4D自组装图案。标尺：20 µm。
图3 基于4D打印微结构自组装的可逆润湿控制。标尺：50 µm（大图）， 10 µm（小图）。
图4 基于4D打印微结构自组装的微观折纸和封装。标尺：50 µm（大图）， 10 µm（小图）。
该论文的第一作者为东南大学生物科学与医学工程学院、生物电子学国家重点实验室博士生刘小将（目前为新加坡南洋理工周琨教授组博后），通讯作者为顾忠泽教授。该工作得到了国家重点研发计划、重大仪器专项、国自然重点项目等支持。顾忠泽教授课题组主要从事人体器官芯片、生物医学大数据、光子晶体、仿生可控微结构等领域的研究，前期在微观3D打印方面有着比较好的研究积累（Adv. Mater. 2018. 30, 1800103; Nat. Commun. 2020, 11, 5732; Adv. Sci. 2020, 2, 202000878; Adv. Funct. Mater. 2019, 30, 1901760; Small 2019. 15, 1902360）。
论文链接
https://doi.org/10.1002/adma.202100332
相关进展
东南大学顾忠泽教授课题组：柔性PDA薄膜阵列用于双模光学检测VOC标志物气体
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
点
这里“阅读原文”，查看更多