自然界通过跨越多层级尺度的物理与生化过程协同调控，创造出了从骨骼到香蕉皮等多种多样的泡沫状材料。

近日，京都大学秦德韬助理教授和Easan Sivaniah教授团队联合东华大学朱美芳院士团队在Nature上发文，提出了深层发泡光刻Deep-Foam Photolithography技术，即具有空间可控性的光诱导发泡工艺。

该制造工艺中，利用具有较强穿透能力的UV-A紫外光，照射经光敏化处理的聚合物薄膜，使光化学反应贯穿薄膜整个厚度，并同时诱导聚合物链断裂与交联网络的形成。在低渗环境驱动下，弱溶剂以Case II 型渗透机制，触发孔洞成核、膨胀以及可控的黏弹性塌缩过程。同时，通过交联网络内的聚合物碎片发生局域溶解与重新组织，最终形成具有可控微观结构的泡沫材料。

这种泡沫结构与与自然界中产生非晶结构白色的微纳结构高度相似，使得无需使用任何墨水，即可实现白色及灰度图案打印。空间分辨率可高达约 20,000 点/英寸，精细程度甚至足以构筑能够产生衍射效应的微结构，从而实现结构色彩。这种独特技术，实现了具有高纵横比（20×）的机械膨胀和塌缩泡沫的光刻打印；受控塌缩可形成具有类荷叶超疏水性的层级粗糙表面。

深层发泡光刻技术，可应用于聚合物薄膜和纤维材料，并使用一系列非晶和半结晶聚合物材料。在微米尺度上，通过精确调控材料不同区域的发泡能力、润湿性、光学性质以及局部厚度，可实现高分辨率打印、微流控结构制造，以及对皮升级液滴和胶体物质的精准捕获。

发泡光聚合物：高分辨率仿生打印平台

图1 深层泡沫光刻（DFP）原理与过程

图2 DFP薄膜的 FIB-SEM、GPC、原位 CLSM 及光谱分析。 

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。

图4 DFP薄膜的形貌演变与润湿性能。

图5 DFP 在一维和二维材料中的图案化打印。

图6 水与胶体的可图案化限域与捕获。