但是，微驅(qū)動器的制備很復(fù)雜，它們由多種材料組裝而成，需要在不同材料的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)不同的功能。傳統(tǒng)的制造方法是通過模具設(shè)計，然后減材制造成型來完成，工藝設(shè)備很復(fù)雜。而且，一般的加工精度在100~200微米左右，相對較低。此外，這種制造方法還存在個性化定制困難、裝配難度大、制造速度慢以及原材料浪費等諸多問題。因此，復(fù)雜結(jié)構(gòu)下的多材料組合和裝配，是微驅(qū)動器構(gòu)筑和研究所面臨的主要瓶頸問題之一。

　　那么，有沒有一個簡便易行的解決方案呢？有，多材料3D打印制造技術(shù)。與傳統(tǒng)的成型技術(shù)不同，3D打印技術(shù)能高度融合數(shù)字化三維模型技術(shù)，借助激光、數(shù)控等手段，通過將原料層層堆積的方式，無需采用任何模具，就可以直接實現(xiàn)有機高分子、金屬、陶瓷等材料快速打印成型。它能夠生產(chǎn)出傳統(tǒng)成型工藝難以制造、甚至無法制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，具有個性化、快速化、一體化、高精密和節(jié)約化等特點，尤其適合單件或小批量的任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)制件的精密制造。因此，選擇3D打印技術(shù)來實現(xiàn)微驅(qū)動器的制備具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　日前，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所王曉龍研究員帶領(lǐng)的團隊就在用3D打印技術(shù)制造微驅(qū)動器方面取得了新成果?？蒲腥藛T采用多材料3D打印技術(shù)，制造了一些包含磁性和非磁性部分的分段組合的柔性驅(qū)動器。

　　我們知道，柔性驅(qū)動器的組成如果全部是磁性材料，那么整個柔性器件會均勻受力進而收縮成一團，就像一堆磁力球，全都吸到一塊了；而如果全部都是非磁性材料的話，那驅(qū)動器在磁場作用下就無法產(chǎn)生力的作用，那就像一堆塑料球，散落一地。所以，只有將兩種或者多種材料組合在一起，柔性驅(qū)動器才能在特定部位、定點產(chǎn)生對應(yīng)的磁力，進而實現(xiàn)發(fā)揮它的作用。

　　普通的商用數(shù)字化處理（Digital Light Process，DLP）3D打印機只有一個盛放液態(tài)樹脂的料槽進行光固化打印，無法進行多種材料的自由切換。因此，研究人員在料槽底部加裝了一個可移動的滑軌，這樣就能實現(xiàn)雙料槽的自由切換了（如圖2中動圖所示）。此外，研究人員還研制了一種適用于DLP 3D打印的柔性樹脂，并在柔性樹脂中引入了Fe₃O₄納米顆粒（如圖2中的黑色部分），讓它具有磁致驅(qū)動功能。

因此，使用這種改進的3D打印機，以及所研制發(fā)展的柔性、磁性樹脂材料，研究人員可以很好地將含有磁性和非磁性的部分進行分段組合，并一次性打印成型，實現(xiàn)了柔性驅(qū)動器的免裝配制造（圖2）。

　　研究表明，這個驅(qū)動器的磁性和非磁性兩種樹脂之間具有很好的結(jié)合力，能夠在磁場作用下進行有效的磁性驅(qū)動，從而實現(xiàn)彎曲、變形與運送貨物等功能。

　　為了驗證這個概念，研究人員還用這個技術(shù)打印制作了一個能夠遠程控制的抓取器。這個抓取器由弧形的磁性材料（圖3中黑色部分）與拱形的非磁性材料（圖3中黃色部分）組成。磁性部分是產(chǎn)生磁力部分，而非磁性的較薄部分為整體受力彎曲點。通過調(diào)控磁場強度，就可以讓抓取器的磁性部分能夠自由的收縮與伸展，在此過程中實現(xiàn)抓取、傳送以及釋放的功能。

這種簡單易行、通用的多材料3D打印技術(shù)將能夠很好地拓展3D打印在遠程控制釋放與柔性機器人等方面的應(yīng)用。 

　　該工作近期在線發(fā)表在 Adv. Mater. Interfaces（2017, DOI:10.1002/admi.201700629）上。工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃、蘭州化物所特聘人才和“一三五”重點培育項目以及甘肅普銳特科技有限公司的資助和支持。