膨胀成基里加米状结构的激光图案化薄膜为水凝胶技术提供了新的机会

东京农业技术大学（TUAT）的研究人员开发了制造精细结构的柔软、柔性和可膨胀材料水凝胶的新选择

他们的工作扩展了“基里加米水凝胶”的新兴领域，在该领域中，图案被切割成薄膜，使其随后膨胀成复杂的水凝胶结构。这项研究发表在《先进材料科学与技术》杂志上

水凝胶有一个吸水（亲水）分子网络，当暴露在分子网络中的水下时，其结构会大幅膨胀。研究人员Nakagawa Daisuke和Hanasaki Itsuo研究了一种由纤维素纳米纤维组成的初始干膜，纤维素是一种天然材料，形成了植物细胞壁的大部分结构

在加水使薄膜膨胀之前，他们使用激光加工将结构切割到薄膜中。基里加米图案的特殊设计使其在纵向拉伸时宽度增加，这被称为膨胀特性。只要当原始薄膜潮湿时厚度充分增长，就会出现这种膨胀特性

“Kirigami的字面意思是纸张的切割设计，它最初是用于薄片结构的。另一方面，当薄片的厚度足够时，我们的二维膨胀机制就会显现出来，水凝胶结构的这种三维性在使用时会通过膨胀而显现出来。Hanasaki说，在使用前将其储存在干燥状态下很方便，而不是保持水凝胶的相同含水量。”

“此外，在循环加载过程中保持了膨胀性，这会导致水凝胶的自适应变形达到另一种结构状态。这对智能材料的设计非常重要。”

自适应水凝胶的潜在应用包括机器人技术的软组件，使其能够在与他们操纵的物体相互作用时灵活响应。它们也可能被纳入软开关和传感器组件中

水凝胶也正在被探索用于医疗应用，包括组织工程、伤口敷料、给药系统和能够灵活适应运动和生长的材料。TUAT团队在基里加米水凝胶方面取得的进展大大扩展了未来水凝胶应用的选择范围