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

近日，東南大學趙遠錦教授課題組將流體光刻技術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行調節(jié)，并通過快速的離子交聯(lián)形成具有連續(xù)螺旋結構的微米纖維模板；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行區(qū)域性聚合；最后將模板中未聚合部分的水凝膠進行降解，即可得到離散的螺旋微型馬達。

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

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、核殼結構螺旋微馬達的制備，增加了其內部結構的復雜度，從而賦予螺旋微馬達更加豐富的應用。

多組分和核殼結構螺旋微馬達

通過該方法制備得到的螺旋微型馬達由于其多樣的結構，可以實現(xiàn)非燃料驅動和燃料驅動兩種運動模式。在非燃料驅動模式下，通過在其中引入磁響應的納米粒子，并將其置于三維磁場中，可以通過磁場的調節(jié)實現(xiàn)其旋轉和進動的功能。而在燃料驅動的應用中，使用具有核殼結構的螺旋微馬達可以更好地借助于催化反應產(chǎn)生氣體而獲得向前運動的推動力。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)了螺旋微馬達在流體中的定向運動。這一研究拓展了微流控技術的核心價值，同時開拓了仿生微馬達制備研究及功能提升的新途徑。