隨著2016年諾貝爾化學(xué)獎授予了三位科學(xué)家來表彰他們在“分子及其的設(shè)計與合成方面”的貢獻(xiàn)，微型馬達(dá)的設(shè)計與制備再一次成為科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。從自然界中生物機(jī)器例如細(xì)菌鞭毛受到啟發(fā)，人工制備仿生的螺旋微型馬達(dá)得到了廣泛關(guān)注。然而，當(dāng)前的微型馬達(dá)制造工藝往往比較復(fù)雜，而且難以量產(chǎn)。

近日，東南大學(xué)趙遠(yuǎn)錦教授課題組將流體光刻技術(shù)集成于微流控螺旋紡織體系，開發(fā)了一種新型的連續(xù)制備仿生螺旋微馬達(dá)的方法。該方法借助于微流控共軸流體系統(tǒng)對于流體在其通道中的流動行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過快速的離子交聯(lián)形成具有連續(xù)螺旋結(jié)構(gòu)的微米纖維模板；與此同時，通過光掩模板和紫外光照對纖維模板中的光敏感材料進(jìn)行區(qū)域性聚合；最后將模板中未聚合部分的水凝膠進(jìn)行降解，即可得到離散的螺旋微型馬達(dá)。

在微流控螺旋紡織過程中集成掩模板紫外聚合方法來制備具有離散聚合單元的螺旋纖維；b）通過酶降解纖維模板中未被光聚合的部位得到游離的螺旋微馬達(dá)

相比于傳統(tǒng)制備方法，這種方法可以實現(xiàn)多相流體的控制。通過改變行成螺旋纖維模板的流體組成，可以實現(xiàn)多組分、核殼結(jié)構(gòu)螺旋微馬達(dá)的制備，增加了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，從而賦予螺旋微馬達(dá)更加豐富的應(yīng)用。

多組分和核殼結(jié)構(gòu)螺旋微馬達(dá)

通過該方法制備得到的螺旋微型馬達(dá)由于其多樣的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)非燃料驅(qū)動和燃料驅(qū)動兩種運(yùn)動模式。在非燃料驅(qū)動模式下，通過在其中引入磁響應(yīng)的納米粒子，并將其置于三維磁場中，可以通過磁場的調(diào)節(jié)實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)和進(jìn)動的功能。而在燃料驅(qū)動的應(yīng)用中，使用具有核殼結(jié)構(gòu)的螺旋微馬達(dá)可以更好地借助于催化反應(yīng)產(chǎn)生氣體而獲得向前運(yùn)動的推動力。核層中具有催化作用的納米粒子可以對于外部的流體進(jìn)行更加集中的催化，從而產(chǎn)生更集中的推動力，實現(xiàn)了螺旋微馬達(dá)在流體中的定向運(yùn)動。這一研究拓展了微流控技術(shù)的核心價值，同時開拓了仿生微馬達(dá)制備研究及功能提升的新途徑。