【儀表網 研發快訊】近日，合肥工業大學儀器科學與光電工程學院費業泰精密工程中心團隊的吳思竹教授、張亞超副教授在微納制造領域取得創新性進展，提出通用的拉伸誘導聚合物自生長(SIPS)方法，成功實現高長徑比微結構的快速、可逆制備。相關研究成果以“Stretch-induced reversible self-growth of high aspect ratio microstructures scribed by femtosecond laser”為題發表于國際知名期刊《Nature Communications》。
傳統聚合物自生長技術普遍存在生長速度慢、結構長徑比低、材料適配范圍窄以及結構難以實現可逆調控等問題，難以滿足微納制造領域的實際應用需求。針對上述瓶頸，研究團隊受自然界動態非平衡體系的啟發，將飛秒激光精準刻蝕與彈性薄膜應力調控相結合，提出了一種SIPS新方法。該方法通過對彈性薄膜進行預拉伸，并利用飛秒激光局部刻蝕釋放應力，從而驅動聚合物微結構自發生長。基于該策略，成功制備出長徑比高達1.4的微柱結構，顯著高于此前報道的約0.25。同時，實驗結果表明微柱高度與拉伸比及刻蝕深度之間存在明確的定量關系，為微結構的精準設計提供了重要理論依據。進一步的理論仿真表明，微柱高度主要由預應變釋放所產生的結構形變所決定，與材料的楊氏模量基本無關。
該方法兼具生長速度快、材料普適性強、結構可逆性優異、設計可編程等優勢，還在盲文訓練、信息加解/密、微球操控等場景完成概念驗證，證實了在觸覺界面、信息存儲、微操作等領域的應用潛力。這一成果為高長徑比可逆微結構的可控制備提供了新的技術方案，為微納制造和自適應表面工程等領域的發展開辟了新的技術路徑。
合肥工業大學與中國科學技術大學為該論文的共同第一完成單位。合肥工業大學張亞超副教授與中國科學技術大學張念為論文共同第一作者，吳思竹教授與中國科學技術大學胡衍雷教授為論文通訊作者。該研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、安徽省自然科學基金等項目的資助，西南科技大學、浙江大學、香港中文大學等單位參與合作完成。
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