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人體器官大多具有復雜的三維形貌，以消化道為例，其表面存在大量褶皺結構，在醫療貼片等標靶治療中存在不少困難。研究團隊從自然界獲得靈感，發現生物軟組織可以自由改變為三維曲面形態。例如，人的皮膚和肌肉會隨環境及動作改變形狀。但由于磁性相互作用結構復雜，材料變形設計及組成的算法需求很高，傳統算法需要耗費大量時間和資源進行磁性軟材料的模擬和模組設計。

為此，張立團隊與哈爾濱工業大學（深圳）教授金東東、馬星以及中國科學技術大學教授王柳合作，研發出新的磁性軟材料逆向編程技術，通過精準調控光源實現磁性軟材料的精準編程，讓材料在磁場的驅動下靈活準確地建構指定的三維曲面。

研究團隊制備出一種摻雜磁性顆粒的水凝膠材料，并開發出一種光固化3D打印技術。在3D打印過程中，通過精確調節光源的強度分布，可以將磁性水凝膠暫時從二維轉變為三維形狀，并通過施加脈沖磁場，將變形后的磁性軟材料磁化，形成各向異性的磁疇分布，使其能夠在外界磁場的驅動下呈現不同的三維形狀。此外，研究團隊開發了一種光源設計算法，通過調節光源以精確控制磁性軟材料的打印，使打印后的材料在磁驅動下準確形成目標中的三維形狀。該方法在大幅降低磁性軟材料編程復雜性的同時，提高了精準度和效率。

研究人員表示，上述成果可應用于人臉復制、信息儲存及仿生軟體機器人研發。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s44160-025-00746-2