从皮肤到机器人：受生物启发的微型致动器

清华大学的张明超团队在nature materials发表了相关论文，提出了一种受生物皮肤鸡皮疙瘩反应启发而设计的微致动系统。该系统由3D打印的被动微结构（采用Nanoscribe公司的光刻胶IP-S）和光响应液晶弹性体（LCE，由单体RM257、交联剂PETMP、柔性链延长剂EDDET等合成）人工皮肤组成。在飞秒激光（中心波长780 nm，脉冲持续时间80 fs，重复频率80 MHz）照射下，LCE皮肤产生局部微尺度“人工鸡皮疙瘩"，驱动被动微结构运动。通过精确编程激光轨迹、速度和功率，实现了微结构的二维运动控制，包括0-360度旋转。

微致动器在微型机器人、生物医学设备和集成电子等领域有着广泛的应用前景。然而，现有的微致动器技术面临一些挑战，例如制造复杂性高、小尺度运动受限、各单元独立控制难、以及微结构操纵困难等。受生物皮肤鸡皮疙瘩反应的启发，该团队利用光响应LCE人工皮肤产生局部变形，驱动被动微结构运动，实现了精确、局部和可控的微结构操纵。

通过编程激光参数，该微致动系统实现了微结构的0-360度旋转等二维运动控制，为微型机器人的灵活运动提供了可能。此外，该系统还可用于精确控制由光刻胶IP-S制成的微镜的倾斜角度和方向，实现对光反射的精确控制。

另一个重要的应用是局部或全局地拆卸毛细力诱导的自组装微结构，为微结构制造和微流控应用提供了新的工具。

此外，通过控制微结构在暗态和亮态之间的可控切换，该系统展示了在信息存储领域的潜力。

然而，该微致动系统仍面临一些挑战，例如实现对微结构的精确、局部和可控操纵需要对激光参数进行精确编程，并对LCE材料的特性进行深入理解和优化。LCE材料的响应速度、变形范围和稳定性等特性对微致动系统的性能有重要影响，需要进一步研究和改进。该微致动系统在微型机器人、生物医学设备、微流控和集成电子等领域的应用潜力巨大，但需要针对不同应用场景进行定制化设计和优化。

相关文献及图片出处

https://doi.org/10.1038/s41563-024-01810-6

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