受激变形高分子能够在外场刺激下受控变形或运动，在软体机器人、人造肌肉、植入型医疗器械等前沿领域应用潜力巨大。其中，磁场响应变形高分子（MRSP）因具有远程操控性强、生物相容性好等特点，在工程和医学等领域独具优势。MRSP的变形驱动力由填料与磁场间相互作用所决定，填料的含量与分布决定了材料在磁场作用下所产生变形驱动力的大小。因此，要提升MRSP的变形复杂性与灵活度，需要对磁性填料的含量与分布进行有效调控。然而，MRSP一般通过向高分子基底中引入磁性填料制备，填料均匀分布在高分子中。如何有效调控磁性填料分布，成为提升MRSP变形性能的关键。

针对此，我们利用铁离子光氧化还原反应，在高分子薄膜中原位合成了四氧化三铁（Fe₃O₄）磁性纳米粒子：制备了含羧酸根的互穿交联网络作为高分子基底，通过浸泡引入铁离子与羧酸根形成配位交联结构，再通过调节光照时间与位置，使不同区域铁离子发生不同程度还原，进而控制碱性条件下两种离子生成Fe₃O₄纳米粒子的量（图1）。

图1. MRSP中Fe₃O₄图案化生成策略示意图

利用光照在时空控制方面的优势，制备了具有图案化Fe₃O₄分布的薄膜（图2a）。紫外-可见光谱（图2b）和XPS（图2c）证实了铁离子在紫外光照下被逐渐还原。磁滞曲线证明Fe₃O₄的生成量由铁离子还原程度决定（图2d），且材料磁性能够通过控制Fe₃O₄生成量进行有效调节（图2e）。EDS-Mapping和SEM结果表明生成的Fe₃O₄粒径小于100 nm，且大小与分布均匀图（2f）。XRD佐证了生成Fe₃O₄的晶体结构（图2g），力学性能测试表明四氧化三铁的引入提升了材料力学性能（图2h,i）。

图2. Fe₃O₄的原位生成与材料性能表征

Fe₃O₄除了能在磁场下产生驱动力，其光热转换与吸湿调节性能还赋予材料红外光与湿度响应功能。我们展示了具有图案化Fe₃O₄分布样品在不同刺激下的变形行为，包括：1. 红外光控制下薄膜样品在气-液界面进行圆周运动；2，3. 磁场与湿度控制下样品沿预设路径线性运动；4. 光照控制样品二维运动（图3）。

图3.外场控制下MRSP的运动行为

利用所制备材料的多重响应性与可图案化设计性，我们制备了螺旋状样品，并利用红外光与磁场进行协同控制，实现了二维受控运动与物品搬运（图3）。

图4. 磁场与红外光协同控制下螺旋样品受控搬运物品功能展示

本研究提供了一种调控MRSP中磁性填料分布的新方法，能够有效提升MRSP变形性能。该工作以“Triple-Stimuli Responsive Soft Robots with Photo-Programmable Ferriferous Oxide Particle Patterns”为题发表在《Advanced Science》上（Adv. Sci. 2025, 2500669）。陕西师范大学化学化工学院硕士研究生胡思微为论文第一作者，李果副研究员为论文通讯作者。