
日本京都大学开发深度泡沫光刻技术,在聚合物薄膜内部构建高分辨仿生多孔结构
2026-10-09
9月9日,京都大学秦德韬助理教授与Easan Sivaniah团队在《自然》发文,开发了一种名为“深度泡沫光刻”(deep-foam photolithography)的新型光致发泡技术。该技术利用深穿透紫外光照射含光引发剂的聚合物薄膜,在材料内部诱导链断裂与交联反应的平衡,再通过弱溶剂的扩散作用驱动相分离,从而在薄膜体相内构建出可控的闭孔泡沫网络结构,实现了对传统光刻难以触及的三维内部结构的高分辨构建。
自然界中骨骼、甲虫外壳等材料的优异性能,源于跨尺度物理化学过程的精细协同,而在合成高分子内部精确复现这类分级多孔结构长期面临挑战。传统光刻技术主要作用于表面或二维图案,难以在材料体相内部形成三维高分辨率泡沫结构。该研究通过调控光化学反应与溶剂渗透的协同作用,使泡沫结构能够可控演化,并利用其强烈的米氏散射效应实现无需墨水的白色与灰度打印,分辨率高达20000点每英寸,同时还能产生衍射颜色。此外,通过控制泡沫的塌陷过程,该技术可构建出类似荷叶的多级粗糙超疏水表面。该方法普遍适用于多种非晶态与半结晶态聚合物薄膜及纤维,在微流体、液滴操控和胶体捕获等领域展现出应用前景。研究团队认为,该技术将光刻的图案化精度与溶剂诱导相分离的体相结构构建能力相结合,为利用传统高分子材料设计和制造复杂分级结构的仿生功能器件提供了通用、高效且可扩展的平台。
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