清華顛覆3D打印技術(shù) 亞秒級體積打印誕生(3)

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2026-02-13 12:00:23 DeepTech深科技

基于這些探索，該系統(tǒng)將景深拓展到 1 厘米，遠超同條件下傳統(tǒng)物鏡景深 50 微米范圍。在整個 1 厘米范圍內(nèi)，光學(xué)分辨率穩(wěn)定保持在平均 11 微米的水平，打印產(chǎn)物最細獨立特征達 12 微米。此外，傳統(tǒng)的體積三維打印技術(shù)往往需要非常粘稠的材料，以抑制打印過程中的樣本下沉和防止容器在旋轉(zhuǎn)時因慣性發(fā)生的材料流動。DISH 技術(shù)超短曝光時間帶來的顯著變化是，在曝光固化期間，只有光束在高速移動，而容器和材料無需移動，顯著削弱了材料流動的影響。

因此，該系統(tǒng)可兼容多種粘度的材料，從與水粘度接近的稀溶液到接近固態(tài)的高粘度樹脂等，再到包括多種生物水凝膠和彈性體在內(nèi)的光固化材料，以適應(yīng)流控系統(tǒng)或其他應(yīng)用場景。馬遠矚指出，基于超短曝光時間的優(yōu)勢，讓光固化化學(xué)反應(yīng)先于材料重力流動完成。

同時滿足了速度、精度和材料適應(yīng)性這三個長期彼此制約的因素，解鎖了體積 3D 打印的應(yīng)用邊界，這讓更多應(yīng)用成為可能。在現(xiàn)有技術(shù)中，工業(yè)開模具適合大批量制造，但只能同批制造相同結(jié)構(gòu)；雙光子可以做得很精、很小，但速度方面具有局限性。這項技術(shù)為研究領(lǐng)域或工業(yè)測試中，快速、連續(xù)、定制化打印各種微小精密的結(jié)構(gòu)提供了一種新方法。

該技術(shù)可用生物相容性材料打印生物實驗載體，例如模擬血管的螺旋管、分叉管，可以在培養(yǎng)皿、生物組織上原位打?。贿€有望在微型載體中精確編排多種藥物及濃度梯度，一次性制備數(shù)千個濃度連續(xù)變化的細胞培養(yǎng)載體，從而實現(xiàn)快速、高通量的藥物篩選。在工程制造領(lǐng)域，該技術(shù)有望通過流水線方式批量生產(chǎn)光子計算器件、手機相機模組等微型組件、帶有尖銳角度和復(fù)雜曲面的零件等。

王旭康指出，他們的方案可以讓待打印材料直接流到管道內(nèi)，然后算出需要投影的圖案，從而立即針對目標(biāo)形狀進行快速、批量地定制化打印結(jié)構(gòu)。該技術(shù)通過流體管道加工，有望制造傳統(tǒng)打印中難以實現(xiàn)的多層懸空嵌套等，并有可能進一步將應(yīng)用場景拓展至柔性電子、微型機器人、高分辨率組織模型等領(lǐng)域。

在后續(xù)的研究中，研究團隊希望通過性能方面持續(xù)提升和方法優(yōu)化，讓該方法盡早在實際場景中應(yīng)用。他們計劃改進投影思路，通過投出多束光甚至不同顏色的光束，來實現(xiàn)對復(fù)雜材料的精準(zhǔn)控制。針對多材料打印或直接在已有結(jié)構(gòu)上做修飾依賴實時三維監(jiān)控技術(shù)，目前研究人員正在對實時監(jiān)視系統(tǒng)持續(xù)優(yōu)化中。

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