小艺
【科学背景】
自然界中存在大量性能卓越的泡沫状材料，如轻质高强的骨骼和具有结构色的甲虫外壳。这些材料的形成依赖于跨越多个尺度的物理与化学过程的精细协同。然而，在合成材料中，尤其是在高分子薄膜内部，精确再现这种复杂的分级多孔结构是一项巨大挑战。传统光刻技术主要用于表面或二维图案化，难以在材料体相内部实现三维、高分辨率的泡沫结构构建。
【科学成果】
针对以上难题，京都大学秦德韬助理教授、Easan Sivaniah教授团队在Nature上，发表了题为“Foaming photopolymers as a high-resolution biomimetic printing platform”的论文，报道了一种名为“深度泡沫光刻”（DFP）的新型光致发泡技术。该技术利用深穿透的紫外-A（UV-A）光照射含有光引发剂的聚合物薄膜，在薄膜内部诱导产生链断裂和交联反应的平衡。随后，通过一种弱溶剂的“II类扩散（Case II diffusion）”作用，引发局部渗透压驱动的相分离，形成并可控地演化出闭孔泡沫网络结构。这种结构具有强烈的米氏散射效应，无需墨水即可实现高达20,000 DPI分辨率的白色和灰度打印，并能生成衍射颜色。此外，泡沫的可控塌陷能构建出类似荷叶的多级粗糙超疏水表面。该技术普遍适用于多种非晶态和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。
【数据概览】
图1 深度发泡光刻© 2026 Nature
图2 DFP薄膜的FIB-SEM、GPC、原位CLSM及光谱分析© 2026 Nature
图3 DFP薄膜的泡沫演化动力学、光学与力学性能及对比度曲线© 2026 Nature
图4 DFP薄膜的形貌演变与润湿性能© 2026 Nature
图5 DFP在一维和二维材料中的图案化打印© 2026 Nature
图6 水与胶体的可图案化限域与捕获© 2026 Nature
【科学展望】
DFP技术巧妙地结合了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，是高分子光化学与物理化学过程协同作用的典范。它首次实现了在聚合物薄膜内部，通过控制链断裂与交联的化学平衡，驱动宏观的渗透压驱动的相转变，从而构建出高度可调的仿生泡沫结构。该技术不仅在无墨印刷、结构色和超疏水表面方面实现了突破，更重要的是，它为利用传统高分子材料设计和制造具有复杂分级结构的仿生功能器件提供了一个通用、高效且可扩展的平台。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10968-9
