以蛇蜕皮为灵感研发出软体藤蔓机器人，可用于医疗检测等场景(4)

后来，一则蛇蜕皮的视频带来了灵感：蛇通过收缩自身的肌肉，在粗糙的地面摩擦，来逐步从旧壳中脱离出来。并且，蜕下的蛇皮竟然还能保持原来的形状和细微的鳞片形貌特征。
而橡皮筋在外力情况下也会存在收缩截面现象，因此课题组考虑把橡皮筋埋入硅胶材料再将其拔出，借此模仿蛇蜕皮的过程。
确定初步验证方案可行之后，该团队对软脱模技术建立了相应的理论模型，建立过程中，他们将模型和软脱模以及硬脱模做出了着重性区别。
在硬脱模过程中，模板所受的是剪切力，其所受力的大小会受到长度的影响，长度越大受力越大。
而在软脱模过程中，软质模板在受力之下会出现收缩进而变细，这时就能将剪切力转换成剥离力。期间，不会受到长度的影响，可用于制备高长径比的微型通道。
而通过测试四种不同材料（尼龙线、铜丝、热熔胶纤维，聚氨酯纤维），所提出模型的正确性也得到了验证。
确认理论模型之后，针对软质模板的材料选择和制备工艺，课题组展开了进一步的研究。之前选用的是橡皮筋，其和硅胶材料（PDMS）的接触部分并不是固化的，这会影响通道的结构精度。
而且，从市面上买来的橡皮筋只有固定的直径可选，这严重限制了模板结构的设计。因此，研究人员通过文献检索和讨论，决定选用设备简单、且能制备可控直径的热拔法（thermal drawing），以此来制备软质模板结构。
其中，在模板材料选用热熔胶和热塑性聚氨酯，它们具备模量低、伸长量高等优势。通过使用控制拔出速率、加热温度、模板后处理、模具组装等方法，制备出了锥形、螺旋形、双螺旋形、树状、以及马鞍面形等软模板结构。
而基于软脱模技术，上述制备出的模板结构均可通过软脱模技术，加工出相应的微管道模型。其中，借助这一软脱模技术该团队制备出了直径最小为 10 微米和长径比最高为 6000 的微管道。

图 | 软脱模制备出的各种微管道模型（来源：Nature Communications volume）