该团队在前期直书写3D打印高强韧水凝胶基础上（Biomaterials Science,2019, 7, 1805-1814；Chemistry of Materials,2020,32,9983-9995），近期采用仿生氢键工程策略，引入应变诱导微相分离机制实现了高精度光固化3D打印超强韧水凝胶（Advanced Functional Materials,2022,2210395）（图1）。相关材料与技术已获2件中国发明专利授权（ZL 201810541767.3；ZL 202111591052.7）。

图1. 仿生氢键工程策略构筑的光固化3D打印超强韧水凝胶

　　研究人员利用自主搭建的灰度光固化3D打印装置（ACS Applied Materials & Interfaces,2019,11,42586-42593），通过在单一水凝胶材料体系中于分子尺度上的交联调控，实现了因溶胀诱导的局部应力差导致的可控变形（Advanced Materials Technologies,2021,7,2101288）（图2）。相关技术已获中国发明专利授权（ZL 201910509477.5）。

图2. 灰度3D打印可控变形水凝胶仿生结构

　　利用水凝胶优异的水润滑性能和3D打印技术的个性化制造优势，该团队近期发展了水凝胶动脉三尖瓣膜、用于狭窄病变组织器官的水凝胶支架（Chemistry of Materials,2022,34,6129-6141）、湿滑水凝胶仿生软组织器官模型（Advanced Functional Materials, 2022,32,2108845）和润滑载药功能一体化水凝胶隐形眼镜（Small,2023,2206819）等多种功能性的水凝胶器件，为湿滑水凝胶在仿真器官模型、生物医疗器械等应用提供了材料技术（图3）。相关材料与技术已获2件中国发明专利授权（ZL 202110635655.6；ZL 202110635657.5）。

图3. 3D打印湿滑水凝胶生物医疗器械和功能器件

　　另外，该团队采用高精度3D打印构筑的水凝胶仿章鱼吸盘结构在水下粘附方面表现出优异性能（Chemical Engineering Journal，2023，141268）（图4），结合3D打印导电离子水凝胶良好的应力传感性（Journal of Materials Chemistry C,2022,10,14288-14295），为3D打印水凝胶在仿生驱动、健康监测和柔性机器人等领域的应用提供了一定的材料技术基础。相关材料与技术已获2件中国发明专利授权（ZL 202110635657.5；ZL 202110635655.6）。

图4. 3D打印的水凝胶仿生粘附吸盘及智能抓取器

　　上述研究工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、中国科学院“西部之光”交叉创新团队项目、甘肃省科技计划项目等的支持。

来源：固体润滑国家重点实验室