摩方精密2023年科研文章匯總（下）

摩方精密一直以技術創新為原動力，專注于制造高精密微納3D打印系統及材料。憑借超高精度微納3D打印技術，為科研人員提供強大的技術支持，使多個領域取得了具有里程碑意義的研究成果。

在探索未知的道路上，各領域不斷積累著知識與智慧，每一項科研成果都是對自然界和人類社會更深入一層的理解。過去一年，許多高校機構通過摩方精密微納3D打印技術，完成多項科研創新項目，涵蓋力學、仿生學、微機械、微流控、超材料、新材料、生物醫療以及太赫茲應用八個領域，這不僅是對2023年科研活動的全面梳理，更是對未來科研趨勢的可視化預測。

接下來，本篇將重點探討四個科研領域：仿生學、新材料、微流控、微機械。

01PART ONE-仿生學

微米級3D打印助力仿爬巖魚吸盤制備

■ 發表期刊：《Biomimetics》

■ 研究團隊：中國科學院合肥物質科學研究院的吳晅副研究員團隊

tics7040202該團隊受爬巖魚吸附現象的啟發，研制了一款邊緣具有分層微結構的仿生吸附器件，并從毛細力和Stefan黏附相關的角度解釋了微結構邊緣在增強粘附力所起的作用。

研究人員利用面投影微立體光刻技術(nanoArch® S140，10μm精度)和膠體球刻蝕技術制造了具有不同仿生特征的仿生吸盤，通過實驗驗證了微結構形狀和規模、表面粗糙度和邊緣材料對仿生吸盤粘附力的影響。最后，團隊進行了拉脫實驗以表征仿生邊緣的剝離行為，并說明微結構在吸盤邊緣從基底動態剝離中的作用。

02PART TWO-新材料

芳綸納米纖維增強的強韌、抗疲勞的可3D打印水凝膠

■ 發表期刊：《Materials Today》

■ 研究團隊：清華大學航天航空學院李曉雁教授和南方科技大學葛锜副教授團隊

d.2023.07.020該團隊向可3D打印水凝膠前驅體溶液中引入芳綸納米纖維（ANF），在紫外光下固化后得到了芳綸納米纖維增強的水凝膠復合材料。

芳綸納米纖維增強的水凝膠復合材料仍具有基于DLP技術的可3D打印的特性，以含0.3 wt% ANF的水凝膠復合材料為例，團隊成員使用摩方精密公司的microArch®S240（10μm精度）微立體光刻光固化3D打印設備，制備了具有復雜幾何形狀的點陣結構，同時還制備了人類心臟結構。通過細胞實驗表明，加入芳綸納米纖維后，水凝膠復合材料依然具有良好的生物相容性。

新型光散射抑制機制助力高保真光固化生物3D打印

■ 發表期刊：《Nature Communications》

■ 研究團隊：湖南大學機械與運載工程學院韓曉筱教授課題組

023-38838-2該課題組等提出了一種光吸收與自由基反應協同作用的光散射抑制新機制，并基于此機制開發了一種新型光抑制劑（Curcumin-Na，Cur-Na），降低了載細胞水凝膠光固化打印過程中的光散射效應，將打印精度提高到1.2-2.1像素點，幾何誤差低于5%，成功制造了各種具有多尺度通道和薄壁網絡結構的生物活性功能支架。

團隊將添加了Cur-Na的生物墨水應用到摩方精密 nanoArch®S140（10μm精度）光固化打印機中，成功地制造了各種復雜結構體（仿生支架，可灌注血管網絡，極小三周期曲面等），證明了該光抑制劑在制造具有小尺度特征的功能性載細胞三維支架方面的優異能力。進一步證明了此生物墨水在組織工程中的適用性。

光固化3D打印高精度高強度聚合物衍生SiOC陶瓷

■ 發表期刊：《Additive Manufacturing》

■ 研究團隊：南方科技大學葛锜/王榮團隊.2023.103889

該團隊開發了一種具有超高打印精度和高陶瓷產率的PCP前驅體，采用摩方精密nanoArch® S130（2μm精度）和microArch® S240（10μm精度）3D打印設備，制備了尺寸從亞毫米到厘米的多種復雜三維結構，打印精度高達5μm。PCP前驅體在1100℃真空熱解后轉化為SiOC陶瓷，陶瓷產率高達56.9%。

研究團隊設計了一種基于三重周期極小曲面的I-WP結構（孔隙率80%），該結構SiOC陶瓷抗壓強度高達240 MPa，實際密度僅為0.367 g/cm3，對應比強度為6.54×105 N·m/kg。超高打印精度、優秀的比強度、高陶瓷產率以及復雜高精度零部件的可加工性能，這些特性可極大的促進PDC陶瓷在工程領域和惡劣環境中的應用。

3D打印高性能Mg2TiO4微波陶瓷

■ 發表期刊：《Additive Manufacturing》

■ 研究團隊：中南大學劉紹軍課題組和河北工業大學胡寧團隊.2023.103413

該團隊通過面投影微立體光刻技術(microArch®S240，10μm精度)成功制備了高性能高精度的Mg2TiO4微波陶瓷，并澄清了加工參數（激光功率、曝光時間和鋪層厚度）對加工精度和介電性能的影響，最終制備出加工誤差為16微米和品質因子為142,000GHz的Mg2TiO4微波陶瓷。

該制備方法成功解決了3D打印功能陶瓷的多重問題，例如成形樣品精度差，密度低和介電性能較傳統成形方法低等諸多問題。同時該研究為3D打印結構和功能陶瓷的商業化應用提供了理論基礎。

基于改性聚合物3D打印的功能化金屬微結構制造

■ 發表期刊：《Additive Manufacturing》

■ 研究團隊：南洋理工大學的Hirotaka Sato教授團隊，王一凡教授團隊以及早稻田大學的Shinjiro Umezu教授團隊

.2022.103317該課題組合作提出了一種新型的金屬-聚合物微尺度三維結構的制造方法。該方法采用將催化劑前體加載到光固化樹脂中的方法，利用新型面投影微立體光刻技術(nanoArch®S140，10μm精度)進行復雜結構的高精度3D打印，并使用NaOH 溶液對打印樣品進行預處理，以增加催化劑前體 [Pd(II)] 的存在，便于后續將金屬化學鍍(ELD)到打印樣品上。

與傳統工藝相比，該工藝更加安全環保，并且耗時更少，同時更加便宜。此外，此方法還可以實現金屬的多層沉積以獲得具有所需特性組合的多功能結構。該制造方法克服了傳統化學鍍工藝的瓶頸，例如進行預處理時對有毒化學品的使用。

03PART THREE-微流控

縱橫織構錐體表面液滴雙模式自運輸和水收集

■ 發表期刊：《Chemical Engineering Journal》

■ 研究團隊：江蘇大學張忠強教授團隊023.147336

該團隊制備出了一種帶有橫向梯度微通道和環向凹槽的新型縱橫織構錐體，提出了功能表面梯度表面張力-毛細吮吸力耦合作用下液滴自運輸雙模式，實現了多尺度液滴超快速、長距離無損自運輸。

研究通過摩方精密nanoArch® S140（10μm精度）高精度3D打印機制備了縱橫織構錐體，實現了多尺度液滴超快速定向長距離自運輸?？v橫織構錐體觸發了兩種流體運輸模式：通過Young-Laplace壓力差驅動的液滴和微通道內吮吸壓力誘導的流體運輸。由于環向凹槽連通了梯度微通道，保證了殘留水層和滯留在錐體表面的液滴仍能自發的被運輸到錐體根部，最終實現了液滴的完整運輸。

亞體素控制的雙材料多結構細絲的微流控打印

■ 發表期刊：《Advanced Materials Technologies》

■ 研究團隊：北京航空航天大學機械學院陳華偉課題組

2301150該課題組提出了一種動態可調節的DIW打印策略，該策略將一個可移動的打印針連接到一個Y形微流控噴嘴中，通過調節擠出壓力和針頭在微流控噴嘴中的運動，能夠精確控制細絲內層的位置、比例和形狀，進而再對細絲內層結構進行精確的亞體素控制，可以制造具有各種復雜結構的細絲。

該研究構建了一種動態可調節的DIW打印平臺。該平臺由一個三軸線性運動平臺與一個微流體打印頭構成，為了實現亞體素控制的細絲，該打印頭是由一個Y形流道的微流控芯片、一個電機控制的微動臺、一個固定的打印針和一個可移動的打印針組成，兩個打印針從Y形流道的兩個臂中插入。該微流控芯片使用了摩方精密公司的microArch® S240（10μm精度）高精度3D打印機制造，內通道尺寸最小為800μm，通道尺寸決定了打印細絲的直徑及打印的精度，高精度的微流控芯片通道也保證了通道和打印針之間的良好配合。

基于水-沙運動特性的分流對沖式滴灌灌水器抗堵性能優化

■ 發表期刊：《Water》

■ 研究團隊：石河子大學王振華教授團隊01

該研究團隊提出了一種分流對沖式滴灌灌水器和基于水-沙運動特性的灌水器抗堵優化方案。該團隊利用新型一體化打印技術（nanoArch®S140，10μm精度）實現了滴灌灌水器流道試件的高精度3D打印，并開展了物理試驗和數值模擬研究。該研究提出的灌水器抗堵優化方案在維持灌水器水力性能的前提下，能夠使灌水器的抗堵塞性能提升60%。

04PART FOUR-微機械

基于可調塑性的凝固態液態金屬的3D柔性電子

■ 發表期刊：《Nature Electronics》

■ 研究團隊：哈爾濱工業大學（深圳）馬星教授聯合中科院深圳先進技術研究院劉志遠研究員

022-00914-8馬星教授聯合劉志遠研究員，提出了一種通過將鎵基液態金屬轉變為固態并通過塑性變形制備復雜3D結構柔性導體的方法。

為證明該方案的實用性，作者設計了具有超高靈敏度的3D應變傳感器、由3D跳線導體構成的二極管 (LED) 陣列以及由3D螺旋結構的可穿戴傳感器和多層柔性電路板組成的手指動作監測裝置。在本項研究中，由摩方精密nanoArch®P150設備（25μm精度）3D打印的高精度模具，為制備2D應變傳感電路和3D拱形跳線提供了精密支持。

基于非對稱互鎖梯度模量結構的柔性電容式壓力傳感

■ 發表期刊：《Advanced Functional MaterialsL》

■ 研究團隊：復旦大學武利民課題組

2309792該課題組研發了一種基于非對稱互鎖梯度模量結構的柔性電容式壓力傳感用于超寬范圍壓力監測。在該傳感器中，非對稱互鎖的結構化電極為監測范圍的拓寬起到了至關重要的作用。

團隊采用摩方精密nanoArch® S130（2μm精度）3D打印設備，實現了非對稱互鎖穹頂結構模板的高精度打印，并創新性地將非對稱互鎖的結構化電極和梯度模量的概念結合起來，在保障了傳感器其余性能的同時，進一步擴大了監測范圍，確保了傳感的可靠性。

具有高時空分辨率的機器人感知系統用于紋理識別

■ 發表期刊：《Nature Communications》

■ 研究團隊：南方科技大學的郭傳飛課題組

023-42722-4該課題組研發了一種基于柔性滑覺傳感的機器人觸覺感知系統用于紋理識別。該傳感器中，表面的指紋結構和傳感器中的微結構層對傳感性能起到關鍵作用。

團隊采用摩方精密nanoArch® S130（2μm精度）3D打印設備，實現了類指紋結構模板和分級微結構模板的高精度打印，并結合倒模技術制備了柔性PDMS人工指紋（周期：350 μm，高度：260μm）和具有分級微結構的離子凝膠（周期：200μm，高度: 55μm）。

基于超精密3D打印柔性傳感的軟體機器人“非接觸式"交互示教

■ 發表期刊：《Nature Communications》

■ 研究團隊：北京航空航天大學機械工程及自動化學院仿生機器人研究團隊文力課題組

022-32702-5該團隊最新提出的基于雙模態智能傳感界面的軟體機器人非接觸交互示教方法。課題組基于摩擦納米發電機原理和液態金屬的壓阻效應提出了一種能夠對非接觸信號和接觸信號進行實時感知和解耦的柔性雙模態智能傳感器（flexible bimodal smart skin, FBSS）。該傳感器結構上主要包括柔性介電層、柔性電極層、激勵層、液態金屬圖案和封裝層組成。

該團隊利用新型微立體面投影光刻技術(nanoArch® S140，10μm精度)實現了柔性介電層表面微型金字塔模具的3D打印，該傳感器自身具有較強的柔性和可拉伸性。

超聲輔助實現液態金屬墨水的非接觸燒結及電路構建

■ 發表期刊：《Advanced Science》

■ 研究團隊：哈爾濱工業大學（深圳）馬星教授團隊

2301292該團隊提出一種超聲輔助燒結策略，該策略不僅可以保持LM電路的原始形態，而且可以在各種復雜表面形貌的襯底上燒結電路。通過該方法實現了柔性材料上LM電路的燒結，并驗證了該方法在構建可拉伸或柔性電子器件方面的可行性。其提出利用水作為能量傳輸介質，實現了與基底材料間接接觸的遠程燒結，極大地保護了LM電路免受機械損傷。該方法有助于為不同場景下的LM電路構建提供技術途徑。

團隊成員使用面投影微立體光刻技術（nanoArch® P150，25μm精度）制備了不同的樹脂模型，通過在模型上設計溝槽再涂覆墨水的方法實現了三維表面上復雜線路的構建。

基于離電傳感器的指尖脈搏測試在動脈硬化中的應用

■ 發表期刊：《Advanced Healthcare Materials》

■ 研究團隊：南方科技大學的郭傳飛課題組與南方科技大學醫院、深圳技術大學等單位

2301838作者構建了一種多功能微針（MN）貼片，該微針貼片是利用摩方精密的 nanoArch® S140（10μm精度）3D打印設備加工模具后經PDMS翻模制備而成?？赏ㄟ^高效的化學-光動力抗菌協同作用和生長因子在創面的持續釋放來實現傷口的快速愈合。

該研究設計的基于MOFs的多功能微針貼片為慢性感染傷口的治療提供了一種簡單、安全、有效的替代方案。

微針SERS傳感器實現農藥殘檢測

■ 發表期刊：《ACS Applied Materials & Interfaces》

■ 研究團隊：廣東工業大學王成勇教授團隊

2c17954該團隊提出了一種新型的微針SERS傳感器。該團隊利用2微米精度的面投影微立體光刻技術（nanoArch® S130 ，2μm精度）實現微針模具的高精度3D打印，結合倒模技術，并將銀納米顆粒引入到透明質酸鈉/聚乙烯醇水凝膠微針貼片（PVA/HA MN）中，最終獲得具有高靈敏性能的Ag/HA/PVA微針貼片基SERS傳感器。

該傳感器由銀納米顆粒和透明質酸鈉/聚乙烯醇水凝膠組成，具有優異的溶脹性能，能快速吸收農產品中殘留的農藥，實現殘留農藥的快速檢測，以及具有高比表面積的臺階結構，極大的提高了微針SERS傳感器的檢測性能。

 創新驅動

在此，摩方精密向所有辛勤的學者和研究人員致以崇高的敬意，并期待他們在新的一年里收獲滿滿，碩果累累。

摩方精密將持續致力于加快新產品的研發步伐，整合內外部資源，提供更優化的服務，將持續不斷地為客戶提供專業的技術支持、高效率的服務和一站式的系統解決方案，以期實現互利共贏的局面，共同迎接行業高速發展帶來的新機遇。