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用微信扫码二维码分享至好友和朋友圈在增材制造产业发展(广州)论坛暨2023年增材制造产业年会上，来自摩方精密的副总裁周建林介绍了微纳级3D打印微针贴片及其医疗领域的应用。这个应用在2022年也入选了工信部首批增材制造示范应用。1.微针贴面概况增材制造的发展越来越迅速，根据权威报告，截止到2022年，整个增材制造的全球市场规模达到了180亿美金。周建林表示，目前3D打印市场主要包括装备、材料、服务和终端产品的销售。如今，终端产品的销售在市场中的份额越来越大，到2022年占整体30%以上。在增材制造的主要应用领域里，医疗领域的产品所占份额较高，已经达到12%以上。3D打印正在创造全新的先进医疗技术途径：●辅助治疗方案所用的3D模型实物●辅助治疗方案所用的工具及器械●不可吸收的植入体（牙、骨头、关节等）●可吸收的组织支架●生命活性组织(皮肤、血管、器官)重庆摩方精密已经在医疗精密3D打印领域做了大量的应用案例，与全球排名前十的医疗器械公司都有相关的合作。下面是三个重点的典型案例：●与丹麦一家声学领域的巨头企业合作，助力了听力微型器械的制造。这个公司采购了摩方精密的一台10微米级打印机，解决了精密零组件的制造。●与美国企业SuTrue开发微创手术精密医疗器械，引入3D打印后，能够加快项目的进度。●与中国的一家医疗上市公司合作，制作陶瓷内窥镜的开发。模仿精密还重点对终端产品应用进行了研究，生产了全球最薄的氧化锆牙齿贴面。传统的技术和工艺在贴面时需要磨牙，对医生和患者来说都是一个挑战，如果用了3D打印制造的薄贴面，可以减少磨牙的过程，摩方精密表示目前该产品并未对外销售。另外一个即将发布的终端产品是类器官的芯片产品，是三维的生物反应器，现在做药物筛查和内细胞培养，很多时候用的都是2维和2.5维，无法实现灌输系统，摩方发明的三维生物反应器能够攻克技术瓶颈。微针贴片的应用首先介绍两个案例，一个是与美国公司合作研发的微针器械装置，能够把营养液取出把药物传输到皮肤癌组织中。另外一个是在疫情期间，与一些机构和单位合作研发的混合微针，它的特点是只需要使用传统疫苗剂量的百分之一，无需冷链存储。●微针贴片的特点有两个，与传统的金属针相比，针特别小，仅有1mm长，针尖在10几个微米，甚至几个微米左右。另外一个特点是阵列式，这样就减少疼痛感。●微针的类型已有多种，包括实心微针、空心微针、涂层微针和可溶解微针。●微针的材料主要有四种：金属微针、聚合物微针、陶瓷微针和硅微针。●微针的制备方法：直接成型、间接成型(基于模具成型)；(3D打印可以直接打印微针或者微针模具)2.精密微纳增材制造技术痛点●普通3D打印精度无法满足精密加工的需求，表面粗糙、小于200微米的细节无法体现。传统的精密模具制造很贵，成本非常昂贵且周期很长。●常见聚合物增材制造技术有很多种，但是精度和尺寸往往是”鱼和熊掌，难以兼得“的状态，无法满足工业和装配的问题。面投影立体光刻技术摩方精密选择了面投影立体光刻技术，具有成型效率高、生产成本低的突出优势，是最有前景的微纳加工技术之一。主要包括三大部分：光学系统(精度可以达到2微米），成型系统和运动控制系统；●独创的Step and repeat 工艺，在保证精度的基础上，可加工大尺寸样件，具有跨尺度功能，能够媲美传统精密加工，具有工业级加工质量。●独创的快速滚刀涂层技术，保障精度的基础上，打印速度提高十倍以上，可以打印高粘度材料。摩方精密已经申请了一项专利《一种高速树脂涂层3D打印系统》，是一种新型精密铺料技术。●配套实时监控、自动聚焦、激光测距、加热打印等辅助技术，提升用户体验。结合以上的技术，摩方精密已经推出了五款设备，主要解决对精度要求很高的应用场景。配备的材料为光固化树脂材料，包括耐高温树脂、生物相容性树脂和韧性树脂；还提供陶瓷材料，包括氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷。3.精密微纳增材制造应用案例：微针在医疗领域的应用●细胞内给药：使用2微米的设备打印了多通道的微针，可以直接在肿瘤上给药。常规的给药方式是静脉输液，化疗的药物会在全身造成副作用。这个微针就能够解决上述问题，实现药物的精准投放。●血糖监测：使用10微米的设备打印的微针，最终制作了生物传感器，能够检测血糖的实时检测。用微针的方式，产生很小的创面，能够改善易感染的问题。●治疗黑色素瘤：用功能材料制成微针，抑制黑色素瘤的生长。●修复疤痕：微针可以实现无痛，起到祛疤、消炎的效果。4.摩方精密公司的产业化进程摩方精密成立于2016年，具有强大的研发团队，并组建了一支强大的市场团队，在亚太和欧美地区都有服务点。公司发展较为快速，到2022年已经完成了C轮融资，目前的融资已经过亿，目标是在2024年做上市的筹备。其研发的设备也获得了国内外的许多大奖，公司的超高精密3D打印系统荣获全球3D打印领域知名的TCT“硬件奖-树脂系统”。工业客户已经达到1200多家，科研院所有500多家。未来的发展方向：●销售科研用设备●销售工业级设备●直接销售终端产品最新热点文章：特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.相关推荐热点推荐
尴尬！又失败了
环球时报新闻
2024-02-21 16:01:34
2024-02-24 11:00:49
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　　微纳3D打印，更精准更宏观。
　　
飞秒激光直写无机纳米结构的光场分布示意图。 （郑美玲提供）
　　
飞秒激光被用于眼科手术治疗近视，已经为人熟知。
　　
但它能做得远不止于此。飞秒激光直写作为一种有效的三维微纳精细加工技术，可以在多种透明光学材料中实现微小型光子学器件的制备。
　　
中科院理化所仿生智能界面科学中心郑美玲团队在前期工作积累上，近日在不同期刊连发两篇相关成果，推动飞秒激光直写技术再向前一步。
　　
《先进材料技术》：仿生响应型水凝胶微致动器
　　
在以《飞秒激光微加工pH驱动三维仿捕蝇草水凝胶驱动器》为题发表在《先进材料技术》的成果中，该团队合成了刺激响应型光刻胶前驱体，并结合结构设计，采用飞秒激光直写技术制备了4D刺激响应型水凝胶微结构。
　　
水凝胶微致动器在显微操作、微机器人、微流体、智能传感器等领域的应用非常重要。然而，要实现水凝胶微致动器在微纳尺度上的精确制备及可控操纵，仍存在巨大挑战。
　　
作者利用刺激响应型光刻胶，通过优化飞秒激光直写参数及激光加工路径，获得了响应行为可控的4D水凝胶微结构。通过改变激光加工参数来调节水凝胶微结构局部区域的交联密度，从而获得可控的pH响应行为，变形时间短至1.2秒，恢复时间为0.3秒。
　　
在此基础上，受捕蝇草捕获行为的启发，研究人员设计并加工了仿生不对称水凝胶微致动器，通过pH触发，实现和调节了其形状变化，成功地捕获了单个或多个微颗粒，并可控地实现了微颗粒的同时释放或顺次释放。
　　
该成果使智能水凝胶微致动器的制备成为可能。
　　
《自然—通讯》：使用近红外光进行3D无机材料的光刻微加工
　　
另一篇发表于《自然—通讯》的文章《多光子三维光刻实现λ/30无机特征尺寸》，阐述了该团队与合作伙伴在飞秒激光超衍射纳米光刻技术制备3D无机纳米结构研究方面取得的进展。
　　
激光3D打印技术是制备三维无机微结构的重要手段之一，但是在制备无机微结构时，其特征尺寸和加工分辨率受到材料和光学衍射极限的限制，难以实现纳米尺度制备。
　　
该工作中，研究团队利用飞秒激光与物质的非线性相互作用，通过多光子吸收引起的雪崩电离效应，实现了无机光刻胶氢倍半硅氧烷（HSQ）的飞秒激光超衍射纳米光刻，突破了前人提出的HSQ无法使用可见和近红外光进行光刻微加工的局限。
　　
作者系统研究了激光能量、扫描速度和扫描方式等加工参数对特征尺寸的影响规律，通过精细调节激光的加工参数，成功得到了自支撑的33纳米和26纳米HSQ纳米结构，实现了λ/30（激光波长1/30）的特征尺寸，并制备出了具有优异的耐高温和耐溶剂性能的3D无机微结构，构筑了多种基于无机纳米结构的光子学微器件和仿生微结构。
　　
这项工作为基于HSQ微结构的新型无机纳米器件的研究奠定了坚实基础。
　　
《纳米快讯》：实现跨尺度微纳复杂结构的新途径
　　
微纳尺度上的3D打印可以实现任意三维，并且精度很高，但谈到这个技术到目前为止最大的遗憾，郑美玲告诉《中国科学报》，在工业中几乎没有做成过产品，因为这种技术制备大结构器件的效率很低。这也是该团队目前的一个研究方向。
　　
在稍早些由《纳米快讯》发表的成果《无掩模光学投影纳米光刻实现λ/12超分辨率和高效跨尺度结构图案化》中，他们部分解决了这个痛点问题。
　　
郑美玲团队与合作伙伴以波长为400纳米的超快激光作为光源，利用数字微镜芯片（DMD）生成图案化光场，发展了无掩模光学投影超衍射纳米光刻技术，突破光学衍射极限的限制，获得了仅为激光波长1/12（λ/ 12）的32 纳米光刻线宽，高效制备了数百微米尺度与纳米尺度并存的跨尺度微纳结构。
　　
此外，通过计算机控制更改所需的DMD生成图案化光场，便捷实现了多种跨尺度微纳结构图案制备，经过简单重复该过程，还可以实现多样化图形的批量制备。
　　
无掩模光学投影超衍射纳米光刻技术，为跨尺度微纳复杂结构图案化提供了高效、便捷的新技术途径，有望在涉及电子、光学和生物等领域的微纳米器件的研究与开发中得到广泛应用，并实现定制化微纳结构与器件的低成本、高效率、批量制造。期刊审稿人评价该技术为真正开创性的成果。（来源：中国科学报张楠）
　　
相关论文信息：
　　
https://doi.org/10.1002/admt.202200276
　　
https://doi.org/10.1038/s41467-022-29036-7
　　
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00559
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作者：郑美玲等 来源：《先进材料技术》
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近年来，电加热玻璃在全球市场内的需求逐年增加，大大刺激了透明电极在透明电加热玻璃领域的的应用和发展。金属网格因其具有固有电学性能好、雾度小、透光率高、与玻璃基底附着力强且制造成本低等优势成为替代ITO玻璃较为理想的透明电极，在透明电加热玻璃领域表现出广阔的应用前景。图1 ITO玻璃与典型的ITO替代材料制造成本与性能间的关系（来源：J. Mater. Chem. C, 2019, 7(5): 1087-1110）然而，无论是产业界广泛采用的丝网印刷工艺和夹丝工艺，还是学术界提出的喷墨打印、电喷印、纳米压印、光刻、激光直写及电沉积等金属网格先进制造工艺或技术均难以实现高光电性能、高附着力透明金属网格的低成本批量化制造（如汽车、飞机、舰船及重要军事设备挡风玻璃的除霜、除雾及抗冰性能要求较高）。基于以上问题，青岛理工大学的兰红波教授团队利用自主研发的电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术，巧妙复合新发展的UV辅助微转印工艺在玻璃基底上实现了高综合性能金属网格的制造。相关成果发表在国际顶尖期刊《Advanced Materials》上，朱晓阳博士与许权硕士为共同第一作者，朱晓阳博士与兰红波教授为共同通讯作者。该复合制造工艺的基本原理是采用电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术制造具有高分辨率、大高宽比的微模具；然后通过刮涂填充、UV辅助微转印及烧结后处理等工艺在玻璃基底上实现高分辨率、大高宽比金属网格制造（如图2、3）。对玻璃基底上附着的金属网格通电后即可实现玻璃的快速加热。图2 高性能透明电加热玻璃复合制造工艺原理图3 所制造不同图案及高宽比的金属网格SEM图像所制造的透明电加热玻璃具有非常高的综合光电性能，在保证94%透光率的前提下，金属银网格方阻可降低至0.21Ω/sq，雾度小于1%，超过目前绝大多数透明导电膜综合光电性能（如图4）；而且，该工艺制造的透明电加热玻璃具有较快的热响应速度、较好的加热均匀性、稳定性、环境适应性及非凡的附着力（如图5）。图4 透明电加热玻璃的综合光电性能图 5 透明电加热玻璃的加热及机械特性所提出的复合制造工艺充分利用了电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术可低成本制造大面积（可达米级）、大高宽比及高分辨率微尺度模具及UV辅助微转印技术可实现大高宽比微结构转印的优势，且整个工艺过程设备要求低，成本较低。同时，由于该复合工艺对导电材料的限制较小，可通过选配高电学性能金属浆料进一步提高金属网格导电性。另外，该复合制造工艺不仅在透明电加热玻璃应用方面表现出了广阔的应用前景，在高性能大面积透明柔性及可拉伸电子、透明电磁屏蔽、太阳能电池等领域亦表现出了广阔的应用空间。图 6 电场驱动喷射沉积微纳3D打印的典型应用同时，电场驱动喷射沉积微纳3D打印作为一种全新的微纳3D打印技术，在透明电极、血管支架、组织支架、微光学透镜、柔性电子、纸基电子、大面积微模具等诸多领域展现出了巨大的应用前景（如图6）。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902479---完---来源：高分子科学前沿声明：凡本平台注明“来源：XXX”的文/图等稿件，本平台转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的，并不意味着本平台赞同其观点或证实其内容的真实性，文章内容仅供参考。如有侵权，请联系我们删除。我们的微博：高分子科学前沿，欢迎和我们互动。添加主编为好友（微信号：gfzkxqy，请备注：名字-单位-职称-研究方向），邀请您加入学术圈、企业界、硕博联盟、北美、欧洲、塑料、橡塑弹性体、纤维、涂层黏合剂、油墨、凝胶、生物医用高分子、高分子合成、膜材料、石墨烯、纳米材料、表征技术、车用高分子、发泡、聚酰亚胺等一系列技术交流群。同时可以在菜单中回复“交流群”，获取群目录。添加 小编
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