用激光构建 "活的"三维微结构

       双光子激光打印（2PLP），也被称为直接激光写入，可以在微纳尺度上进行3D打印。但是，到目前为止，通过2PLP制造的大多数结构都是静态的，无法根据外部刺激改变其形式。

       为了解决这个问题，德国海德堡大学的研究团队提出了一种全新的方案，用于构造 "活的"三维微结构，这些结构可以随意增大尺寸（Adv. Funct. Mater., doi: 10.1002/adfm.202207826）。该技术可应用于动态机械性能的复杂应用，比如微型机器人、微流体和生物医学等领域。

       该技术将2PLP与动态共价化学相结合，可使共价键自主或外界刺激的情况下进行可逆的断键和成键。更重要的是，研究人员设计了一种墨水配方，在打印的结构中加入烷氧基胺单元的动态共价键。这些烷氧基胺键可以在印刷后改性，比如添加更多的单体或改变交联密度。

       海德堡大学教授、项目负责人Eva Blasko新闻稿中提到:“由于传统墨水无法实现这一功能，因此含有动态共价键的自适应材料在3D打印领域有着光明的前景。"

       Blasko及其同事确定了可以产生所谓的共价适应性微结构(CAMs)的墨水成分，然后优化了成分的比例，以产生所需的“活”特征组合，并成功打印。具体来说，他们要确保这种墨水对激光功率的要求不高，但也不能降低打印速度。

图  "栩栩如生 "的智能聚合物：由于动态的化学键，三维微结构可以在短短几个小时内增长八倍。

       之后，研究人员使用一个商业化的直接激光写入系统和新型墨水配方来制造复杂的CAMs（42×42×30 μm3），形状多种多样，如向日葵、章鱼和壁虎。飞秒脉冲的近红外激光聚焦在墨水溶液中的一个小点上，通过双光子聚合，将其转化为固体。每个三维微结构都需要多束激光脉冲，并且在打印完成后，移除掉剩余的材料。

       研究团队通过不同的化学反应能够成功地改变CAMs打印后的机械性能。例如，一个被称为亚硝酸盐介导的聚合链延伸的反应为CAMs引入了新的单体，使它们在短短几个小时内增长了8倍，并在保持形状的同时使其硬度增加。

       Blasco表示，他们研究的这种机械性能可以按需调控的可编程材料可以应用在多种领域，具有非常广阔的应用前景。