一步法弯月面引导三维纳米印刷制造仿生湿度响应微型驱动器

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Bioinspired microactuators fabricated via one-step meniscus-guided 3D nanoprinting

　　我们介绍了一种通过一步法弯月面引导三维纳米印刷技术制造的仿生微型驱动器。该技术通过将刚性纳米粒子骨架与吸湿性聚合物基质整合在一起，在无需组装的单一步骤中直接生产出自由立体的三维复合结构。受昆虫外骨骼关节中刚性与柔性组件功能整合的启发，我们的设计在一个微米级柱体中协同实现了承载强度与湿度驱动膨胀。包括对比对照结构和微观分析在内的全面实验阐明了驱动机制：纳米粒子支架提供机械支撑，而聚合物相提供体积膨胀，在湿度作用下产生保持结构完整性的可逆大应变。所得AuNP–PVP微型驱动器展现出微尺度湿度响应驱动性能，代表性演示包括重复湿度循环以及在测试条件下提升约自重800倍的负载。铰接柱等变体几何结构展示了如何将轴向膨胀转化为弯曲运动，光学构型则展示了驱动如何调制反射光信号。该纳米印刷方法为构建具有湿度响应变形的仿生软微型驱动器提供了一种简便策略，并可在微尺度传感、光学调制和自适应微器件等领域具有潜在应用。