一个国际研究小组将金纳米棒嵌入水凝胶中，通过 3D 打印技术加工，可以制造出在光照下收缩的结构，在光线消失后又会膨胀。由于这种膨胀和收缩可以反复进行，因此 3D 打印结构可以用作远程控制的执行器。

“我们知道，你可以用 3D 打印技术制造出受热时会收缩的水凝胶，”该论文的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授乔·特雷西 (Joe Tracy) 说道。“我们还知道，你可以将金纳米棒加入水凝胶中，使其具有光敏性，这意味着当暴露在光线下时，它们会以可逆的方式收缩。

“我们希望找到一种方法将金纳米棒融入水凝胶中，这样我们就可以3D打印光响应结构。”

水凝胶是含有水的聚合物网络。例子包括从隐形眼镜到尿布中使用的吸收材料等所有东西。从技术上讲，研究人员并没有用 3D 打印机打印水凝胶。相反，他们打印了一种含有金纳米棒和制造水凝胶所需的所有成分的溶液。

“当这种打印溶液暴露在光线下时，溶液中的聚合物会形成交联分子结构，”论文共同通讯作者、马格德堡奥托冯格里克大学有机化学系主任朱利安蒂勒 (Julian Thiele) 说道。“这会将溶液变成水凝胶，捕获的金纳米棒会分布在整个材料中。”

由于 3D 打印机中流出的预水凝胶溶液粘度非常低，因此无法将溶液打印到普通基材上，否则会得到一滩水而不是 3D 结构。

为了解决这个问题，研究人员将溶液打印到水中的明胶微粒半透明浆液中。打印机喷嘴能够穿透明胶浆液，将溶液打印成所需的形状。由于明胶是半透明的，光线可以穿透基质，将溶液转化为固体水凝胶。完成后，将整个东西放入温水中，融化明胶，留下 3D 水凝胶结构。