据（jù）麦（mài）姆斯（sī）咨询报道，布朗大学（Brown University）的研（yán）究人员使（shǐ）用一（yī）种能够动态（tài）响应环境的新型双聚合物材（cái）料开发出一套模块化（huà）水凝胶（jiāo）组（zǔ）件，可用于各种“软体机器（qì）人（rén）”和生物医学应用（yòng）。

这种由（yóu）3D打印（yìn）机制作而成的组件能够弯曲、扭曲或粘在一（yī）起，以响应对特定（dìng）化学品的处理。在发表在（zài）《高（gāo）分子（zǐ）化学》（Polymer Chemistry）期刊的论（lùn）文中，研究人员展示了一款柔软的夹具（jù），能够按（àn）需驱动（dòng）拾（shí）取小物件。他（tā）们也设计了类（lèi）似乐高的水凝胶积木，可以精（jīng）细组装，然（rán）后紧（jǐn）紧密（mì）封（fēng）在一起，以形成（chéng）定制化微流控（kòng）装置（zhì），可用于药物筛选（xuǎn）、细胞培（péi）养和其他（tā）应用的“芯片（piàn）实（shí）验室”系统。

研究人（rén）员表示，新材料所具备功能的关键是其双聚合物（wù）成分（fèn）。

布朗大学工程学（xué）院近期毕（bì）业的博士生（shēng）、论文主（zhǔ）要（yào）作者Thomas Valentin表示，“本质（zhì）上，一种（zhǒng）聚合（hé）物能够提（tí）供结构完整性，另一种能够实（shí）现动态行为，如弯曲（qǔ）或自粘合。因此，将两（liǎng）者放在（zài）一起生成的材料会优于各部分相加的总和。”

当水凝胶中（zhōng）的聚合（hé）物链彼此栓在（zài）一起（qǐ）时（shí），水凝胶会固化（huà），该（gāi）过程被称为（wéi）交（jiāo）联。有两（liǎng）种类（lèi）型的（de）键合可（kě）将（jiāng）交联聚合物整（zhěng）合起来：共价键和离（lí）子键。共价键相当强大，但（dàn）不可逆转。一旦两条链共价连接，断裂链会比破（pò）坏键更容易（yì）。另一方（fāng）面，离子键没那么强大，但是可以逆转。添加离子（具有净正电荷或负电（diàn）荷的原（yuán）子或分子）将导致键的（de）形（xíng）成，去除离子则会导致键（jiàn）的分离。

针对这种新材（cái）料，研究人员将一种共价交联的（de）聚合物（PEGDA）和另一种离子交联的聚合物（PAA）结（jié）合在一起。PEGDA的（de）强共价键（jiàn）将材料结合在（zài）一起（qǐ），而PAA的离子键使其具有响应性（xìng）。将材料置于富（fù）含离子的环境中会导致PAA交（jiāo）联，意（yì）味（wèi）着该（gāi）材料会变得更坚硬并收缩（suō）。将离（lí）子撤走，随着离子键断裂，该材（cái）料又会软化（huà）并膨胀（zhàng）。相同（tóng）的方（fāng）法也使得材料在（zài）需要时能够自粘。将两个单独（dú）的部件放（fàng）在（zài）一起，添加一些（xiē）离子，这些部件就会（huì）紧密（mì）地连接（jiē）在一起。

这种（zhǒng）强度和（hé）动态变化（huà）的结合（hé），使研究人员能够制造（zào）出柔软的夹具。他们将每个夹具的“手（shǒu）指”制作成一面是纯PEGDA材料，一面是PEGDA-PAA的混合物（wù）。添加离子导致（zhì）PEGDA-PAA面收（shōu）缩并强化，将（jiāng）两个（gè）抓手拉到一（yī）起。研究人员表示，这种（zhǒng）机（jī）制非常强大，能（néng）够举起重约1克的小物件，且能够抵抗（kàng）重力“拿（ná）住”物件。

布（bù）朗大（dà）学工程系副教授、论文通讯（xùn）作者Ian Y. Wong表（biǎo）示，“大家都对能（néng）改变形状并（bìng）自（zì）动（dòng）适（shì）应不同环境的材（cái）料很感兴（xìng）趣，因（yīn）此（cǐ）我们（men）展示（shì）了一种可以弯曲并重（chóng）新配置自身（shēn）以响应外部刺激的材料。”

研究人员同样表示，该材料更直（zhí）接的应用可能是微流控技（jì）术领域。

水凝胶（jiāo）对微流控装置而言是受（shòu）欢迎的材料，尤其是生物（wù）医学测试应用领域。它们像人体（tǐ）组织一样柔软（ruǎn）且具有弹性，通（tōng）常是无毒的。问题（tí）在于通常难以在微（wēi）流控装置中用水（shuǐ）凝胶（jiāo）制作（zuò）复杂的微通（tōng）道和腔（qiāng）室。

但是这种新材料（liào），以及它所涵盖的（de）乐高积木概念，提供了（le）一种潜在的（de）解（jiě）决方案。3D打印（yìn）允许复（fù）杂的微流控结构（gòu）融入（rù）每个小块（kuài）。然（rán）后可以使用套（tào）接配（pèi）置，更像是（shì）真正的（de）乐高积（jī）木将这些小块组装起来。将离子添加（jiā）到组装好的小块中可以形（xíng）成防（fáng）水密（mì）缝（féng）。

Valentin指出（chū），“模（mó）块化乐高积木非常有趣，因为我们（men）可以为微流（liú）控装置创建预制工具箱。你可以随时使用不同的（de）微流控结（jié）构保留各种预置部（bù）件，然后选（xuǎn）择制作自定义微流控（kòng）链（liàn）路所需的部件。然后将其组（zǔ）装起来就可以了。”

研究人员表示，在使（shǐ）用前长期存放这些小块也不（bú）成问题。

布朗大（dà）学的（de）本科（kē）生、论文共同作者Eric DuBois表示（shì），“这项研究测（cè）试用的样本有些（xiē）是三个月或四个月（yuè）之前的，因此我们（men）认（rèn）为（wéi）这些材料可以在很长（zhǎng）一段时间内保（bǎo）持可用。”

研究（jiū）人员表示他们（men）将致（zhì）力于研（yán）究该材料（liào），未来可（kě）能（néng）会调整聚（jù）合物的性质，以（yǐ）获得更高的耐（nài）用（yòng）性和功（gōng）能性。