飞秒激光加工为什么是冷加工（飞秒激光加工技术研究进展）

(记者王敏)中国科大微纳工程实验室教授吴东提出了飞秒激光二合一写入多材料的加工策略，制造了由温敏水凝胶和金属纳米颗粒组成的微机械关节。随后，又开发了具有多种变形模式的微机械关节(>:10)多关节仿人微机械。相关研究成果日前发表在《自然-通讯》上。

近年来，飞秒激光双光子聚合技术作为一种真正的纳米精度三维加工方法，被广泛用于制造各种功能的微结构。这些微结构在微纳光学、微传感器和微机械系统中显示出广阔的应用前景。然而，如何利用飞秒激光实现复合多材料加工，并进一步构建多模态微纳机械仍然极具挑战性。

飞秒激光二合一加工策略包括通过不对称双光子聚合构建水凝胶关节和在关节局部区域激光还原沉积银纳米粒子。其中，不对称光聚合技术使水凝胶微关节局部区域的交联密度各向异性，最终使实现方向和角度可控的弯曲变形成为可能。原位激光还原沉积可以在水凝胶关节上精确加工银纳米颗粒。这些银纳米粒子具有很强的光热转换效应，使得多关节微机械的模态切换呈现出超短的响应时间(30毫秒)和驱动功率(

作为一个典型的例子，八个微关节集成在一个人形微机械上。随后，研究人员利用空间光调制技术，在3D空间实现多聚焦光束，然后精确刺激每个微关节。多个关节的协同变形促使仿人微操作器完成多种可重构变形模式。最后，人形微机械在微米尺度上“跳舞”。

在概念验证中，通过设计微关节的分布和变形方向，双关节微操作器可以收集同方向和不同方向的多个粒子。总之，飞秒激光加工策略可以在各种三维微结构的局部区域构建可变形微关节，实现多种可重构变形模式。

据研究人员介绍，具有各种变形模式的微操作器将在微货物收集、微流体操作和细胞操纵方面显示出广阔的应用前景。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-023-40038-x