导读：
近期，有研究人员受细胞分化原理启发，开发出一种基于微流控的高通量软微执行器制备策略，通过水凝胶壳-液晶核结构实现了几何形状、表面纹理与分子各向异性的正交编程。该策略可高效制备多种形态的液晶弹性体微执行器，这类执行器在特定温度下具备可逆且精准的变形特性，为微型软机器人等领域提供了创新解决方案。相关研究以“Towards Differentiation in Untethered Microactuators: A Soft Fabrication Strategy”为题目，发表在期刊《Advanced Materials》上。
本文要点：
1、本研究受细胞分化启发，提出一种基于微流控的纤维限制制备策略，用于可控制造无束缚软体微执行器。该方法利用软材料的机械柔性和分子各向异性，通过机械与化学刺激，对液晶弹性体（LCE）微粒的3D形状、表面纹理和分子结构进行正交编程。
2、具体过程包括四步：先通过共流微毛细管装置制备包裹液晶单体液滴的水凝胶纤维，微调微流控参数可控制液滴的尺寸、形状和堆积密度；随后经溶剂蒸发和力学场作用，液滴转化为纺锤形、棒状、哑铃形等多种形态的微粒；借助水凝胶纤维快速脱水引发的壳层屈曲，赋予微粒表面周期性纹理；最后将含液滴的纤维置于磁场中编码分子取向，聚合后得到LCE微执行器。
3、这些微执行器在加热至向列相-各向同性相转变温度以上时，会呈现出独特的变形行为，且实验结果与有限元模拟相符。该策略能高效制备多样化微执行器，为微型软机器人研发及复杂层级结构设计提供了新途径。
本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1、仿生灵感的跨学科转化：首次将“细胞分化”逻辑（单一前体+多元刺激→功能特化）迁移至工程制备，以LC液滴为“干细胞样前体”，通过机械/化学刺激实现多样化微执行器的“分化”生成。
2、核壳结构的功能解耦设计：构建“LC液滴核-水凝胶壳”结构，水凝胶壳承担刺激传导与形态塑造功能，LC核负责分子取向编码，实现形态、纹理、分子结构的独立调控。
3、正交编程技术体系：建立三大特性的独立调控路径，突破传统方法中特性耦合的局限，可按需组合生成任意形态、纹理与变形模式的微执行器。
4、微流控-机械不稳定性-磁场耦合制备：整合微流控的高通量优势、水凝胶壳屈曲的纹理构建能力、磁场的分子取向编码功能，形成一体化制备流程，兼顾效率与精准度。
5、可预测的变形设计：通过有限元分析建立“参数-形态-变形”的量化关系，实验结果与模拟高度一致，实现变形行为的预设与精准调控。
图1. 受细胞分化启发的无束缚软体微执行器制备技术
图2. 重力应力作用下多样化形状颗粒的制备
图3. 描述微颗粒形貌与液滴-纤维几何结构、液滴成分及干燥过程中力学场关系的相图
图4. 基于水凝胶壳层屈曲的液晶核心表面图案化
图5. 不同形状及内部分子构型的无束缚液晶弹性体微执行器的热致变形
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202507273
(本文仅供参考学习及传递微流控研究成果，版权归原作者所有，如侵犯权益，请联系删除)
