摩方精密作為全球微納3D打印技術(shù)及精密加工能力解決方案提供商，憑借原創(chuàng)技術(shù)實(shí)力、優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平和科技創(chuàng)新能力，為全球40個(gè)國家的700多家科研機(jī)構(gòu)提供了強(qiáng)大動(dòng)力，助力科研人員深入探索各個(gè)領(lǐng)域，并取得了眾多開創(chuàng)性的研究成果。

如今，在公開學(xué)術(shù)網(wǎng)站上，含有“摩方/BMF"字樣的相關(guān)論文數(shù)量逐年攀升，2024年更是達(dá)到了百余篇，其中更有發(fā)表于包括Science、Nature在內(nèi)的國際學(xué)術(shù)期刊上的多篇論文。

本篇將深入剖析微納3D打印技術(shù)如何在仿生學(xué)、新材料、超材料、太赫茲以及微納制造關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮其創(chuàng)新性的作用，為科研工作者提供一個(gè)全面、具體且具有實(shí)踐價(jià)值的研究方向參考。（點(diǎn)擊圖片即可閱讀文章）

01 PART ONE 仿生學(xué)

摩擦電雙模態(tài)觸覺傳感器

■ 發(fā)表期刊：《Science Advances》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：香港科技大學(xué)（廣州）訾云龍教授、夏欣教授和暨南大學(xué)楊希婭教授團(tuán)隊(duì)

■ DOI：10.1126/sciadv.ado6793

該聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于摩擦電效應(yīng)的雙模態(tài)智能觸覺傳感器（BITS），進(jìn)一步使用摩方面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)（nanoArch® S140，精度：10 μm）將BITS結(jié)構(gòu)微型化，以便集成到電子皮膚中。

團(tuán)隊(duì)深入研究了摩擦電信號(hào)與材料柔軟度的相關(guān)關(guān)系，將摩擦電效應(yīng)電壓/接觸高度的關(guān)系及力學(xué)赫茲接觸理論結(jié)合起來，使用接觸高度和接觸壓力反應(yīng)材料柔軟度，實(shí)現(xiàn)材料柔軟度和種類的識(shí)別并量化模量，為推動(dòng)類膚觸覺傳感器在多模態(tài)信號(hào)檢測(cè)的應(yīng)用提供了新的思路。

強(qiáng)摩擦和弱黏附柔性附著設(shè)計(jì)策略

■ 發(fā)表期刊：《Tribology International》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院姬科舉副研究員/戴振東教授課題組

■ DOI：10.1016/j.triboint.2023.108973

該課題組根據(jù)仿生原理設(shè)計(jì)和制造了一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)摩擦力和弱黏附力的仿生柔性附著機(jī)構(gòu)，靈感來自于昆蟲光滑足墊的內(nèi)部角質(zhì)層結(jié)構(gòu)。

研究中設(shè)計(jì)的仿生柔性墊采用硬質(zhì)模板法制備，所有模具均使用摩方microArch® S140（精度：10 μm）光固化3D打印系統(tǒng)制造。該研究通過仿生設(shè)計(jì)原理實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的增摩減黏柔性附著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略，為機(jī)器人抓持器與附著單元的設(shè)計(jì)與制造提供了新思路。

仿魚皮Janus水凝膠涂層

■ 發(fā)表期刊：《Chinese Journal of Chemistry》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院薛龍建教授課題組聯(lián)合工業(yè)科學(xué)研究院趙焱教授

■ DOI：10.1002/smll.202409121

該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種具有魚鱗結(jié)構(gòu)的Janus水凝膠涂層（JHC），該涂層由具有仿魚鱗結(jié)構(gòu)的減阻上表面（SLH）和較強(qiáng)黏附性能的下表面（STH）組成。

研究人員通過摩方microArch® S230（精度：2 μm）打印了以翹嘴魚魚鱗為原型的仿生模板。并通過調(diào)控STH和SLH水凝膠體系中的單體、交聯(lián)劑和第二網(wǎng)絡(luò)聚合物含量，可以改變兩層水凝膠的交聯(lián)程度，進(jìn)一步控制涂層的黏-滑性能，對(duì)管道運(yùn)輸、微流體和航運(yùn)業(yè)的減阻有著重大意義。

仿生Janus微流體制氫仿生功能器件

■ 發(fā)表期刊：《Chemical Engineering Journal》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：哈爾濱工業(yè)大學(xué)帥永教授團(tuán)隊(duì)

■ DOI：10.1016/j.cej.2024.155261

受到大自然中樹木的通氣組織和水分運(yùn)輸功能的啟發(fā)，帥永教授團(tuán)隊(duì)提出了一種具有高效氣液分離效率的仿生Janus微通道，并將其應(yīng)用在微通道電解制氫領(lǐng)域以提高催化效率。

研究人員通過摩方nanoArch® S140（精度：10 μm），設(shè)計(jì)制造了一種具有主動(dòng)式氣液分離的仿生Janus微通道。這種通過濕潤性不對(duì)稱界面改性的氣體操控方法，適用于微重力等惡劣環(huán)境，為在太空中高效、可靠地生產(chǎn)和利用氫氣提供一種新思路。

02 PART TWO 超材料

結(jié)構(gòu)化材料極限力學(xué)性能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

■ 發(fā)表期刊：《Advanced Science》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：西安交通大學(xué)的洪軍、李寶童課題組

■ DOI：10.1002/advs.202307279

研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)公式推導(dǎo)，建立了一種精準(zhǔn)計(jì)算力學(xué)性能的理論模型，并基于模型進(jìn)一步提出了用于獲取可編程極限性能的幾何設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

團(tuán)隊(duì)采用摩方microArch® S240（精度：10 μm）3D打印系統(tǒng)，完成了在楊氏模量上具有兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上增強(qiáng)效果的材料樣件的制備，并實(shí)現(xiàn)了樣件在長度尺度上由微米尺度到宏觀尺度的跨越。

微點(diǎn)陣力學(xué)超材料

■ 發(fā)表期刊：《Cell Reports Physical Science》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：香港大學(xué)機(jī)械工程系陸洋教授課題組、香港理工大學(xué)溫燮文教授

■ DOI：10.1016/j.xcrp.2024.102172

該合作團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合拉伸主導(dǎo)型的高機(jī)械效率octet-truss拓?fù)錁?gòu)型，成功制備了具有可定制化機(jī)械性能的透明玻璃微點(diǎn)陣力學(xué)超材料。課題組通過采用摩方nanoArch® P130 & nanoArch® S140，制備了一系列具有不同拓?fù)錁?gòu)型的玻璃微點(diǎn)陣超材料。

該進(jìn)展拓寬了力學(xué)超材料的種類范圍，為實(shí)現(xiàn)輕量化高強(qiáng)度透明超材料鋪平了道路，并為各類多功能應(yīng)用提供了機(jī)會(huì)。

異質(zhì)結(jié)構(gòu)力學(xué)超材料

■ 發(fā)表期刊：《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：香港大學(xué)陸洋教授課題組

■ DOI：10.1016/j.jmps.2024.105658

受皇后海螺殼交叉層狀微結(jié)構(gòu)的三維分層和交互式結(jié)構(gòu)概念的啟發(fā)，研究人員設(shè)計(jì)了一種新型的生物啟發(fā)力學(xué)超材料。實(shí)驗(yàn)人員利用摩方nanoArch® S140（精度：10 μm），實(shí)現(xiàn)了超材料樣品的高分辨制備。

這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)允許采用一種優(yōu)美的失效機(jī)制，即允許出現(xiàn)大量受控剪切帶并將其限制在有限的空間域內(nèi)，從而大大增強(qiáng)了超材料的機(jī)械完整性和整體的應(yīng)變均勻性，為設(shè)計(jì)強(qiáng)韌的超材料提供了新的視角。

03 PART THREE 新材料

自愈合可降解的離子的彈性體

■ 發(fā)表期刊：《Chemical Engineering Journal》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：廣西大學(xué)龍雨教授團(tuán)隊(duì)

■ DOI：10.1016/j.cej.2024.149330

團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了具有高自愈合效率、耐溫性、可降解性以及可3D性的CIEs。利用紫外光固化合成的CIEs展現(xiàn)出良好的離子電導(dǎo)率，并且在彈性體網(wǎng)絡(luò)中豐富的氫鍵相互作用下，使該CIEs具備優(yōu)異的拉伸能力，優(yōu)異的自愈效率、降解能力，以及在寬溫度范圍內(nèi)保持導(dǎo)電和自愈合能力。

該團(tuán)隊(duì)利用摩方nanoArch® S140（精度：10 μm)，打印了模擬人體皮膚表皮層與真皮層之間微結(jié)構(gòu)的CIEs，并將打印出的樣件組裝成高靈敏度的離子皮膚，實(shí)時(shí)監(jiān)控微小形變。這些特點(diǎn)表明，良好的綜合性能和可行的制造方法使得所研發(fā)的CIEs在柔性電子領(lǐng)域具有廣闊前景。

網(wǎng)絡(luò)形狀記憶聚合物的可重構(gòu)4D打印

■ 發(fā)表期刊：《Science Advances》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：南方科技大學(xué)葛锜教授課題組

■ 原文鏈接：10.1126/sciadv.adl4387

葛锜教授課題組開發(fā)了一種適用于高分辨率DLP 3D打印的高力學(xué)性能共價(jià)適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)形狀記憶聚合物（MRC-SMP），實(shí)現(xiàn)了可重構(gòu)、高斷裂應(yīng)變、高精度4D打印。

團(tuán)隊(duì)利用摩方microArch® S240 （精度：10 μm），可以打印出高復(fù)雜度高精度的可重構(gòu)形狀記憶三維晶格結(jié)構(gòu)。可打印MCR-SMP優(yōu)異的可重新配置性和可焊接性改變形狀記憶三維結(jié)構(gòu)的制造方式。

新型可光固化的鄰苯二甲腈（PN）單體

■ 發(fā)表期刊：《Additive Manufacturing》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：新加坡南洋理工大學(xué)胡曉教授團(tuán)隊(duì)

■ 原文鏈接：10.1016/j.addma.2024.104053

團(tuán)隊(duì)報(bào)道了新型可光固化的鄰苯二甲腈（PN）單體并制備了可3D打印樹脂，通過PμSL技術(shù)以及固化熱解處理，成功實(shí)現(xiàn)了玻璃碳的精密微加工。

研究者采用摩方nanoArch® S140 （精度：10 µm）3D打印系統(tǒng)將得到的樹脂打印成型具有微米分辨率的3D結(jié)構(gòu)。此方法為推進(jìn)玻璃碳在醫(yī)療工具、電化學(xué)器件、精密微成型設(shè)備，以及在能源和航空航天技術(shù)中的應(yīng)用提供了一個(gè)新的設(shè)計(jì)思路。

04 PART FOUR 太赫茲

即插即用太赫茲多功能超器件

■ 發(fā)表期刊：《Virtual and Physical Prototyping》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：南開大學(xué)王曉雷教授研究團(tuán)隊(duì)

■ DOI：10.1080/17452759.2024.2430335

王曉雷教授研究團(tuán)隊(duì)提出了一種可重構(gòu)多功能超器件平臺(tái)。該平臺(tái)通過集成金屬波導(dǎo)陣列（MWA）和三維打印結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立且同時(shí)操控兩個(gè)正交偏振太赫茲波的偏振、相位和振幅。

該研究利用摩方microArch® S350（精度：25 μm）3D打印設(shè)備制備了由 16 × 16 個(gè)單元組成，周期分別為 2.7 毫米，高度為 5 毫米的三維打印結(jié)構(gòu)。本研究提出了一種新的模塊化設(shè)計(jì)方法，為太赫茲可重構(gòu)多功能超器件的開發(fā)提供了重要的理論與技術(shù)支持，尤其在雷達(dá)、無線通信和成像等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用中具有廣闊的前景。

非制冷蝴蝶結(jié)陣列光增強(qiáng)太赫茲探測(cè)器

■ 發(fā)表期刊：《IEEE SENSORS JOURNAL》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：聊城大學(xué)的張丙元教授、宋琦副教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合廈門理工學(xué)院林洪沂副教授

■ DOI：10.1109/JSEN.2024.3385537

該團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)了一種3D蝴蝶結(jié)結(jié)構(gòu)陣列覆蓋外爾半金屬薄膜的太赫茲波探測(cè)器，并實(shí)現(xiàn)了外加光場(chǎng)增強(qiáng)其性能。該團(tuán)隊(duì)利用摩方nanoArch® S130（精度：2 μm )3D打印設(shè)備實(shí)現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)陣列的低成本高精度制備，并在器件上制備高質(zhì)量外爾半金屬薄膜，獲得具有高靈敏度、低等效噪聲功率和有效探測(cè)面積大的太赫茲波探測(cè)器。

該制備方法成功解決了非制冷高靈敏度大面積的太赫茲探測(cè)器靈敏度可由外場(chǎng)增強(qiáng)的問題，進(jìn)一步驗(yàn)證了面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)用于制備6G波段的非制冷高性能太赫茲探測(cè)器的可行性。

05 PART FIVE 微納制造

具有高3D能力和結(jié)構(gòu)精度的定制微針制造

■ 發(fā)表期刊：《Additive Manufacturing》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：北京理工大學(xué)姜瀾院士、韓偉娜研究員團(tuán)隊(duì)

■ DOI：10.1016/j.addma.2024.104509

該團(tuán)隊(duì)提出了一種新型制造高精度三維微結(jié)構(gòu)的加工方法，并采用摩方面投影微立體光刻（PµSL）3D打印技術(shù)和飛秒激光貝塞爾光束制孔相結(jié)合的方法創(chuàng)建了具有高度定制、精確結(jié)構(gòu)（包括尺寸精度和深徑比）和高效加工的三維結(jié)構(gòu)。

研究人員將該技術(shù)成功應(yīng)用于定制微針的生產(chǎn)，包括斜尖微針和多孔微針，證明了該技術(shù)具有廣泛、高效的微孔加工能力，峰值制孔速度可達(dá)每秒20萬個(gè)孔。這項(xiàng)技術(shù)不僅為制造具有微細(xì)腔體結(jié)構(gòu)的三維器件提供了創(chuàng)新方法，而且具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

樹脂基面密度梯度飛片

■ 發(fā)表期刊：《Journal of Materials Research and Technology》

■ 研究團(tuán)隊(duì)：武漢理工大學(xué)羅國強(qiáng)教授課題組

■ 原文鏈接：10.1016/j.jmrt.2024.03.106

該課題組通過使用摩方microArch® S240（精度：10 μm）制備出樹脂基輕氣炮驅(qū)動(dòng)面密度梯度飛片（ADGF）。通過對(duì)面密度梯度分布和針尖數(shù)量密度進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)104 s-1量級(jí)加載應(yīng)變率的調(diào)控。

這一加載應(yīng)變率范圍是現(xiàn)有常見加載技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于應(yīng)用于航空航天、精密切削等服役載荷領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，獲取它們?cè)诓煌瑧?yīng)變率下的物性參數(shù)并構(gòu)建材料數(shù)據(jù)庫是十分重要的。

總結(jié)：

摩方始終專注于微納3D打印技術(shù)的創(chuàng)新開發(fā)與深度應(yīng)用，致力于打造一體化的精密制造智能解決方案，覆蓋了從3D打印服務(wù)、自主研發(fā)的材料體系、到定制化設(shè)備等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更延伸至整個(gè)制造鏈的優(yōu)化與重塑。

2024年，通過摩方的專業(yè)服務(wù)，眾多高校和科研機(jī)構(gòu)得以在科研驗(yàn)證過程中實(shí)現(xiàn)效率的提升和成本的降低，顯著提升了科研項(xiàng)目從理論到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的生命周期價(jià)值鏈。

展望未來，摩方將繼續(xù)專注于加速科研成果的轉(zhuǎn)化進(jìn)程，為科研工作者打造一個(gè)更加先進(jìn)、靈活且高效的創(chuàng)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)科研項(xiàng)目的高質(zhì)量發(fā)展和創(chuàng)新成果的快速落地。