近日，化学化工学院卢宝阳教授课题组与上海交通大学合作在国际知名期刊《Nature Communications》上发表了题为“Multimaterial cryogenic printing of three-dimensional soft hydrogel machines”的最新研究成果。

将多材料三维水凝胶结构引入软体机器人，以期模拟、协同和代替自然生物系统吸引了广泛研究与关注。然而，受制于水凝胶普遍的低密度聚合物网络特性，现有基于墨水溶质调控所开发的3D打印策略(例如溶胶-凝胶转变、自组装、相分离)仍然难以实现水凝胶复杂结构精密制造与软体机器人集成应用。

受水凝胶体系中的丰富水含量启发，我们提出了一种多材料低温3D打印技术(MCP),利用溶剂低温结晶临时支撑聚合物网络成型,建立了基于低温溶剂相变辅助的多材料三维结构水凝胶制造新范式。该技术策略对具有不同黏度、交联机理的广泛水凝胶墨水具有普适性，可以制造多种具有复杂结构的水凝胶与集成器件。所开发的全3D打印、全水凝胶软体器件进一步验证了其在软体机器人和生物电子领域的广阔应用前景，对水凝胶软体机器人研究具有重要的启发意义。

图1 MCP技术工艺及性能表征

该研究得到了国家自然科学基金、机械系统与振动全国重点实验室的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55323-6