激光构建三维“活性”微结构

双光子激光打印（以下简称2PLP），又称为直接激光书写，其可在微米甚至纳米尺度上进行3D打印。在此之前，由2PLP制作的大多数结构都是静态的，不能对外界刺激作出响应并改变其形状。

图1 智能仿生聚合物。由于动态化学键的存在，微米级3D结构可以在几个小时内生长8倍并变硬。[1]

近日，德国团队已经开发出一种新技术，用于创建“活性”3D微结构，这种微结构可以任意改变大小和硬度，这可能应用于动态机械特性，如微型机器人、微流体和生物医学，以上研究成果已发表在期刊《Advanced Functional Materials》

最适合的墨水

该技术结合了2PLP和动态共价化学，允许可逆键断裂和在外界刺激甚至自主增生。尤其是，该团队设计了一种油墨配方，加入了烷氧胺分子的动态共价键。在打印前后，这些烷氧胺键能增加更多单体或者改变交联密度。

该论文通讯作者，海德堡大学教授Eva Blasco说：“传统墨水没有这样的功能。因此，含有动态键的自适应材料在3D打印领域中有着光明的前景。”

Blasco团队确定了能够产生共价自适应微结构（CAM）的墨水成分，并优化了这些成分的比例，以产生所需的“活性”组合，并成功打印出来。具体来说，他们确保油墨不会需要过高的激光功率或导致印刷速度缓慢。具体来说，他们确定油墨不会需要过高的激光功率或导致印刷速度缓慢。

动态且复杂的3D结构

接下来，该团队使用一种商业化的直接激光书写系统和新型墨水配方来制造复杂的CAM（42×42×30 μm3），例如，向日葵、章鱼和壁虎。飞秒脉冲近红外激光聚焦在墨水溶液中的一个微小点上，通过双光子聚合将其转变为固体。许多光脉冲被用来建立每个3D结构，并在打印完成后，余下材料被消除。

通过不同的化学反应，Blasco团队成功改变了CAM印后的机械性能。例如，一种被称为氮氧化物介导的聚合物链延伸反应将新单体引入到CAM中，使其在短短几个小时内生长8倍，并在保持其形状的同时变硬。

Blasco说：“制造可编程材料，根据其实际应用调整其机械性能，这是非常有用的。”

新闻链接：

https://www.optica-opn.org/home/newsroom/2022/october/building_living_3d_microstructures_with_laser_ligh/

[1] Jia Y, Spiegel C A, Welle A, et al. Covalent Adaptable Microstructures via Combining Two‐Photon Laser Printing and Alkoxyamine Chemistry: Toward Living 3D Microstructures[J]. Advanced Functional Materials, 2022: 2207826.