微納3D打印結(jié)合二次翻模形成的微柱在磁場作用下實現(xiàn)定向可控變形

北京理工大學宇航學院的陳少華教授課題組柴澤博士，近日在知.名期刊《Soft Matter》發(fā)表了一篇高質(zhì)量文章“Controllabledirectional deformation of micro-pillars actuated by a magnetic field"。研究人員在實驗過程中使用了深圳摩方材料科技有限公司微尺度3D打印設(shè)備S140，該設(shè)備具有10um精度的分辨率，94*52*45mm大小的三維加工尺寸?；谠撛O(shè)備加工了陣列的微柱結(jié)構(gòu)，通過PDMS二次倒模形成含有磁性顆粒的PDMS微柱陣列，通過磁場控制來研究微柱變形，進而研究可逆粘附、可控潤濕性和方向性表面輸運等特殊功能性表面的設(shè)計和研究。

微柱陣列（BMF nanoArch®S140  GR resin）

填充磁性顆粒的柔性微柱陣列的制備工藝如圖（a）所示，先通過深圳摩方（BMF）10μm精度的微立體光固化3D打印機S140打印出微米級別的微柱陣列，再倒模出純PDMS孔洞模具，最后二次倒模獲得含有磁性顆粒的PDMS微柱陣列；（b）PDMS模具的SEM圖像，該模具的孔的大小與3D打印的微柱的大小相同；（c-d）從頂視圖（c）和側(cè)視圖（d）觀察的磁性顆粒填充的微柱陣列的SEM圖像；（e）單根微柱；（f）夾角為90°時，永磁鐵和微柱陣列表面之間具有不同距離的微柱變形形態(tài)；（g）距離一定時，磁體圍繞固定微柱樣品以半圓形旋轉(zhuǎn)，微柱的變形形態(tài)。

眾所.周知，可以通過改變微結(jié)構(gòu)表面的形貌來設(shè)計特殊的表面功能。本文提出了一種通過旋轉(zhuǎn)磁場控制微柱陣列方向變形的簡單有效的方法。每個微柱的大變形可以通過磁場強度和方向來調(diào)整。當磁場強度固定時，微柱的變形方向由磁場方向控制。當確定磁場方向時，微柱的撓度隨磁場強度的增加而增加。根據(jù)最小勢能原理，進一步建立了揭示微柱大變形機理的理論模型。從理論上預測變形柱的形態(tài)與實驗結(jié)果非常吻合。目前的實驗技術(shù)和理論結(jié)果有利于典型功能性表面的設(shè)計和制備。例如，通過外場精準控制表面微結(jié)構(gòu)的變形，實現(xiàn)目標表面界面粘附性和液體浸潤性的可連續(xù)性調(diào)控，以及呈現(xiàn)梯度變化。為實現(xiàn)仿生壁虎腳設(shè)計，微納器件轉(zhuǎn)印，生物醫(yī)學微液滴混合及方向性輸運等提供技術(shù)支持。

BMF nanoArch®S140System