中国科学院（CAS）中国科学技术大学（USTC）吴东教授领导的研究团队提出了一种飞秒激光二合一写入多材料加工策略来制造微加工关节，该策略由以下技术组成：温敏水凝胶和金属纳米颗粒的研究，并开发了具有多种变形模式（>10）的多关节人形微机器。研究结果发表在《自然通讯》上。
近年来，飞秒激光双光子聚合作为一种具有纳米级精度的真正三维制造技术，已被广泛应用于生产各种功能微结构。这些微结构在微纳光学、微传感器和微机电系统等领域显示出巨大的潜力。然而，利用飞秒激光器进行多材料加工并进一步构建多模态微纳力学仍然面临 挑战。
在这项研究中，飞秒激光双功能制造策略涉及使用不对称双光子聚合来创建水凝胶接头，并通过激光还原在接头内局部沉积银纳米粒子（Ag NP）。这种不对称光聚合技术会在水凝胶微接头的特定区域内引起交联密度的各向异性，最终实现方向和角度可控的弯曲变形。
原位激光还原沉积可以在水凝胶接头上精确制造银纳米颗粒。这些纳米粒子表现出强大的光热转换效应，使多关节微机械能够展现超快的响应时间（30 ms）和极低的驱动功率（<10 mW）特性。
特别是，八个微关节被集成到一个人形微机构中。随后，利用空间光调制技术，在3D空间中实现多焦点光束，以精确刺激每个微关节。
多个关节之间的协同变形使人形微机械能够实现各种可重构的变形模式，最终形成微米尺度的“跳舞的微型机器人”。最后，作为概念验证，通过设计微关节的分布和变形方向，双关节微型机械臂可以在平行和发散方向上收集多个微粒。
飞秒激光双功能制造策略可以在各种3D微结构区域构建可变形微接头，实现多种可重构变形模式。未来，具有多种变形模式的微机械将在微物品采集、微流控、细胞操作等应用中开辟广阔的前景。
