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灰度光刻3D打印技術成就微型致動器制造
清華大學的張明超團隊在nature materials發表了相關論文，提出了一種受生物皮膚雞皮疙瘩反應啟發而設計的微致動系統。該系統由3D打印的被動微結構（采用Nanoscribe公司的光刻膠IP-S）和光響應液晶彈性體（LCE，由單體RM257、交聯劑PETMP、柔性鏈延長劑EDDET等合成）人工皮膚組成。在飛秒激光（中心波長780 nm，脈沖持續時間80 fs，重復頻率80 MHz）照射下，LCE皮膚產生局部微尺度“人工雞皮疙瘩"，驅動被動微結構運動。通過精確編程激光軌跡、速度和功率，實現了微結構的二維運動控制，包括0-360度旋轉。
微致動器在微型機器人、生物醫學設備和集成電子等領域有著廣泛的應用前景。然而，現有的微致動器技術面臨一些挑戰，例如制造復雜性高、小尺度運動受限、各單元獨立控制難、以及微結構操縱困難等。受生物皮膚雞皮疙瘩反應的啟發，該團隊利用光響應LCE人工皮膚產生局部變形，驅動被動微結構運動，實現了精確、局部和可控的微結構操縱。
通過編程激光參數，該微致動系統實現了微結構的0-360度旋轉等二維運動控制，為微型機器人的靈活運動提供了可能。此外，該系統還可用于精確控制由光刻膠IP-S制成的微鏡的傾斜角度和方向，實現對光反射的精確控制。
另一個重要的應用是局部或全局地拆卸毛細力誘導的自組裝微結構，為微結構制造和微流控應用提供了新的工具。
此外，通過控制微結構在暗態和亮態之間的可控切換，該系統展示了在信息存儲領域的潛力。
然而，該微致動系統仍面臨一些挑戰，例如實現對微結構的精確、局部和可控操縱需要對激光參數進行精確編程，并對LCE材料的特性進行深入理解和優化。LCE材料的響應速度、變形范圍和穩定性等特性對微致動系統的性能有重要影響，需要進一步研究和改進。該微致動系統在微型機器人、生物醫學設備、微流控和集成電子等領域的應用潛力巨大，但需要針對不同應用場景進行定制化設計和優化。
本文的工作通過Nanoscribe雙光子聚合原理微納3D打印完成，全新雙光子灰度光刻技術將微納增材制造和超高速體素大小調節結合在一起：雙光子灰度光刻(2GL)是一種全新的具有超高速、超精確的可以滿足自由形態的微加工技術，同時又不影響速度和精度。
Nanoscribe 3D微納加工系統海具備A2PL®對準雙光子光刻技術，可實現在光纖和光子芯片上的納米級精確對準。3D printing by 2GL®在實現優異的打印質量同時兼顧打印速度，適用于微光學制造和光子封裝領域。
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