利用飛秒激光雙光子加工的三維靈活特性與溫度水凝膠

毛細力引起的結構組裝是一個常見現象。在日常生活中，如沾水的頭發(fā)、浸墨的毛筆會聚攏在一起；在微納結構領域，固液界面毛細力引起的結構粘附同樣廣泛存在。由于微結構彈性力與接觸粘附力隨尺寸變化速度不一致，組裝結構的粘附力往往大于結構彈性力，造成微結構毛細力組裝行為的不可逆。

在微納加工工藝（如光刻）中，毛細力引起的結構坍塌或組裝往往會造成結構缺陷。實現微結構毛細力自組裝的可逆調控不僅可以拓寬毛細力自組裝制備方法的應用場景，還可以為毛細力引起的微納器件缺陷修復等提供新的思路。

圖1 溫度水凝膠的各向異性彎曲。（a）飛秒激光加工系統；（b）溫度調控水凝膠材料結構的各向異性設計及溫控變形原理；（c）溫度響應水凝膠材料掃描步距與相對膨脹率曲線；（d）激光掃描差異區(qū)域的比例對微結構響應的影響曲線

利用溫度響應水凝膠在高溫下的顯著收縮特性，制備了具有可逆組裝特性的微機械手。如圖3所示，在溶液溫度（T₂）低于材料變形臨界溫度（T_C）時，微柱結構會朝內略微彎曲，利用此現象可以對物體進行篩選。通過溶液揮發(fā)并借助毛細力驅動自組裝能夠實現抓手閉合，捕獲目標物體。

參考文獻： 中國光學期刊網

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