在自然界中，万物有灵的精妙结构和卓越功能是激发人类创新研发的重要灵感来源。受昆虫复眼超宽视场角动态追踪能力启发，可构建用于机器人或无人机的视觉系统；参照海参肌肉生长结构特性，为用于治疗周围神经损伤（Peripheral nerve injury，PNI）的自体移植术提供了一种给高效策略。当然，在极寒地区生长的植物，其独特的微结构也称为科研人员关注的重点，例如受秦岭箭竹叶片的微沟槽结构启发，为极端天气下的公共能源系统提供了新型防护策略。

然而，传统仿生技术长期受限于制造工艺的精度不足与复杂结构实现难度，难以复刻生物系统的跨尺度、微结构等功能特性。近年来，微纳3D打印技术通过高精度结构制造、多材料协同打印与动态性能调控三大核心能力，正在推动仿生系统从单一形态模仿到功能集成创新，成为连接生物启发设计与工程应用的关键纽带。

01 超宽视场针孔复眼：赋能光电传感与机器人

受昆虫（例如强盗蝇）复眼独特几何结构的启发，香港科技大学范智勇教授团队开发了一种独特的针孔复眼（PHCE）系统，该系统集成了3D打印的蜂窝状光学结构和半球形的全固态高密度钙钛矿纳米线（PNA）光电探测器阵列。

研究团队设计了蜂窝状的针孔阵列，通过光学计算和模拟仿真优化了有限像素数下的接受角Δφ、小眼间角ΔΦ，确定了对应针孔的最佳长度直径比，可以消除相邻小眼之间的盲区并减少光效率损失。为精准实现结构设计，团队使用到摩方精密微纳3D打印系统：nanoArch? P140（光学精度：10 μm），成功制备对应几何参数的针孔阵列，并与半球壳的凸面共形。由于高打印自由度和简化的结构，上述针孔阵列的参数可以很好地设计和协调，以满足对应图像传感器的需求。通过进一步改进和技术升级，包括缩小设备尺寸、增加小眼数量、提高成像分辨率和响应速度，该复眼系统有望实现在智能光电传感和机器人技术领域的广泛应用。

论文链接:https://doi.org/10.1126/scirobotics.adi8666

02 仿树蛙脚蹼的可穿戴柔性电极

随着生理电信号在辅助医疗、科学训练及神经科学研究等的领域的不断深入和广泛应用，可穿戴柔性电极成为了众多学者的研究焦点。

西安交通大学邵金友、田洪淼团队提出了一种仿树蛙脚蹼的非侵入式柔性可穿戴电极，用于生理电信号的长时间连续监测。该研究设计灵感来源于红蹼树蛙脚蹼表面的分散六边形柱状结构及深层的粘液腺。六边形分散柱状结构可以将大液桥分散为多个小液桥，从而大幅提高树蛙脚蹼与各种表面之间的粘附力；分布于六边形柱状结构间隙的粘液腺，则可使得粘液在树蛙脚蹼间均匀分散，这两种结构共同实现了树蛙在多种表面的稳定黏附。

实验所需柔性电极由摩方精密nanoArch? S130(光学精度：2μm)高精度微纳3D打印设备加工模具，后使用导电复合材料翻模制备而成。在精确还原微观结构后，研究团队验证了仿生电极相较于对比组的干/湿粘附力提升了2.79/13.16倍，实现了在干/湿环境下的稳定附着，并展现了良好的透气性能。相较于已报道的文献，该研究所提出的仿生电极在机械性能、电学性能及电极性能方面表现出优异的均衡性能。相关研究成果以“Treefrog-Inspired Flexible Electrode with High Permeability, Stable Adhesion, and Robust Durability”发表在《Advanced Materials》上。

论文链接： https://doi.org/10.1002/adma.202404761

03 仿秦岭箭竹叶片：防雪材料新策略

在严寒和高海拔地区，积雪问题正逐渐成为制约能源与智能设备运行的关键因素。西北工业大学苑伟政教授、何洋教授团队在《Advanced Materials》期刊发表研究成果“A Bioinspired Micro-Grooved Structure for Low Snow Adhesion and Effective Snow-Shedding”，揭示了雪在界面上的独特粘附行为，提出一种仿秦岭箭竹叶片的微沟槽结构，有效削弱了范德华力和毛细力，实现了积雪的低粘附与自脱落。这项工作突破了防雪=防冰的传统思路，为极端天气下的能源系统、桥梁设施提供了新型防护策略。

研究人员发现秦岭箭竹能在风雪中长时间保持叶面无雪覆盖，团队通过显微观察发现其表面具备规则的微沟槽结构。为确保微结构构建，采用摩方精密高精度微纳3D打印系统：nanoArch? S130（光学精度：2 μm）制备了一系列间距与高度不同的仿生微沟槽样品，并考察了其对雪固粘附行为的影响。大量研究数据表明，越窄、越深的微沟槽结构，对范德华力与毛细力的抑制越显著，可以起到“导水+储水”功能。

该研究系统区分了“雪”与“冰”在粘附机制上的差异，构建了一种集防冰、防雪和防水功能于一体的多功能设计，有望应用于光伏板表面、轨道交通设备等在复杂气候下运行的关键设施。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202500839

04 仿生海参微针神经导管

兰州大学口腔医学院范增杰教授团队受海参体表结构及体壁组织启发，根据海参的生理特性和解剖特征设计开发了一种具有海参仿生特性的微针神经导管（MNGCs），用于PNI及其导致的肌肉萎缩的协同高效治疗。该MNGCs是由摩方精密高精度微纳3D打印系统： microArch? S230 （光学精度：2μm）高精度3D打印设备加工模具后经PDMS翻模制备而成。

为模仿海参具有产生并传导生物电的潜力的生理特性，团队设计的MNGC由聚己内酯（PCL），还原氧化石墨烯（rGO）和纳米氧化锌颗粒（ZnO NPs）组成。其中，PCL为MNGCs的基质材料，使MNGCs具有良好的柔韧性与生物相容性；rGO和ZnO NPs分别赋予了MNGCs良好的导电性能与压电性能，使MNGCs能产生并传导适宜的电刺激（ES）。

通过实验表明，最具有海参仿生特性的PZG-MNGCs能高效产生并传导压电ES，在确保稳定桥接缺损神经和可以向肌肉传递ES的前提下，通过内侧的微通道共同促进SCs迁移以促进神经再生，同时将ES通过MNs传递至周围肌肉，最终在协同缓解肌肉萎缩和促进神经再生中取得了相当接近自体移植治疗这一“金标准”的治疗效果。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c0079405 

受南洋杉启发：拓扑弹性液体二极管南洋杉叶片的三维棘轮结构由横向与纵向凹曲率共同构成，三相线的不对称钉扎实现了不同表面张力液体的选择性定向传输，在微流控系统、雾水收集装置、喷墨印刷工艺、界面催化反应以及生物医学工程等领域具有应用。

受此启发，武汉大学薛龙建教授、赵焱教授与香港理工大学王钻开教授团队合作，在《Science Advances》期刊上发表了一项突破性研究，题为“Topological elastic liquid diode”。该研究构建的拓扑弹性液体二极管（TELD）不仅能够实现液体的单向长程输运，还可对流动路径进行原位动态调控。

研究团队结合聚二甲基硅氧烷（PDMS）和棘轮阵列结构设计了弹性液体二极管。在模板制备上，与传统的制备手段相比，3D打印技术具有高精度制造、复杂三维构型自由成型、可高度定制化能力，满足仿南洋杉叶片三维双曲率结构的制备要求。因此选用摩方精密2微米微纳3D打印系统：microArch? S230制备了仿南洋杉叶片棘轮阵列硬模板，结合软印刷技术与基底预拉伸制备了TELD。该TELD平台集多功能于一体，既可充当流体逻辑门和应力阀，又能作为微流控反应器和高效雾水收集装置。这项研究不仅为亲液表面的液体操控提供了新策略，更为柔性电子、芯片实验室和生物医学工程等领域的发展开辟了新途径。

论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adt9526

这些突破性进展印证了微纳3D打印在仿生学设计和研发中的关键作用，通过高精度结构制造、多尺度功能集成与快速原型迭代，为微观仿生系统的构建提供了突破性的技术工具。随着微纳加工技术、人工智能驱动设计，新材料、微机械等跨学科融合，仿生学将为智能制造与生命科学开辟更广阔的协同创新空间。