软脱模技术利用“蛇蜕皮”原理打通了微型通道最后一道难关。课题组偶然看到一段蛇蜕皮的视频:粗糙地面的摩擦让蛇能保持鳞片的形貌,旧皮收缩、变细并顺利剥离。这个过程让研究人员产生了灵感。他们尝试将橡皮筋埋进硅胶中并缓慢拉出,验证了软脱模的可行性。经过三年的反复改进,他们终于将这一概念转化为现实。 传统硬脱模方法无法满足复杂微型通道的需求。现有软光刻需要洁净间、二维模板和昂贵耗材;溶解模板法耗时且材料有限;基体溶胀法会残留化学试剂;直接3D打印则难以达到高精度和表面粗糙度。因此,长径比高、截面多变、三维复杂结构一直是微流控、软体机器人和器官芯片领域的挑战。 软脱模分三步走:引入软质模板、受力自收缩和无溶剂脱模。通过热拔法现场拉丝,可以控制模板的直径并使其模量低、伸长高。当模板受到拉力时,截面变细,把剪切力转化为剥离力,不再受长度限制。整个过程不使用化学试剂,生物相容性也得以保证。 实验室里进行了极限测试:成功脱除直径仅10微米的通道。这个技术能够应对各种截面形状,包括锥形、螺旋、双螺旋、树状和马鞍面等。 这个技术已经应用于四款原型产品:仿虫型软体机器人、藤蔓天线、可穿戴传感器和血管模型。这些原型产品在尺寸和功能上都取得了突破。 审稿人对该技术给予了高度评价:它能够复制自然界常见的螺旋、分叉和树状结构,并且长径比远超现有工艺。 团队正进一步探索自润滑水凝胶和新型聚合物,并与材料、生物、电子领域学者合作,将软脱模推向更细、更长和更智能的维度。或许未来微型通道不仅仅是实验室里的试管,还能成为体内血管、可穿戴天线甚至软体机器人的“血管网”。