微(wei)流(liu)控光學(xue)精(jing)密(mi)制(zhi)造解(jie)析，如(ru)何實現從光流(liu)體到仿(fang)生(sheng)視網(wang)膜(mo)的(de)精(jing)準(zhun)感(gan)知(zhi)？

微(wei)流(liu)控（Microfluidics）作(zuo)為(wei)微(wei)全分析系(xi)統(tong)的(de)核心(xin)載(zai)體，是壹種(zhong)使用(yong)微(wei)通道處理(li)或操控微(wei)小(xiao)流(liu)體的(de)技術(shu)。伴隨(sui)其(qi)在(zai)多學(xue)科交(jiao)叉(cha)融合(he)中(zhong)的(de)深(shen)度演(yan)進(jin)，微(wei)流(liu)控光學(xue)器件已躍升為(wei)前(qian)沿技術(shu)創新的(de)標誌性(xing)領(ling)域。該領(ling)域通過(guo)微(wei)流(liu)控與光學(xue)器件的(de)協(xie)同創新，為(wei)傳統(tong)光學(xue)系(xi)統(tong)開辟了(le)微(wei)型(xing)化(hua)集(ji)成、陣列(lie)化(hua)構型、低成本量產(chan)及高精(jing)度動(dong)態(tai)調控的(de)變革性(xing)路(lu)徑。

這(zhe)種(zhong)微(wei)尺(chi)度下的(de)動(dong)態(tai)光路(lu)重構，實質是微(wei)流(liu)控光學(xue)器件對(dui)傳統(tong)光學(xue)體系(xi)的(de)技術(shu)創新叠代(dai)。 作(zuo)為(wei)微(wei)流(liu)控技術(shu)的(de)核心(xin)分支(zhi)之壹，其(qi)依托微(wei)型(xing)化(hua)、陣列化(hua)、智能化(hua)的(de)原生(sheng)優勢(shi)，正在(zai)重構(gou)光路(lu)設(she)計(ji)範式(shi)。而驅(qu)動(dong)這場(chang)變革的(de)底層支撐(cheng)，正是以(yi)高精(jing)度3D打印技術(shu)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)先進(jin)制(zhi)造能力(li)——它(ta)以(yi)突破(po)性(xing)的(de)超高加工(gong)精(jing)度與壹體化(hua)成型效率(lv)，成(cheng)為(wei)攻克微(wei)流(liu)控光學(xue)器件規(gui)模(mo)化(hua)瓶(ping)頸的(de)核心(xin)支撐(cheng)。

01 光流(liu)體革命：高精(jing)度微(wei)流(liu)道重構液(ye)體透(tou)鏡動(dong)態(tai)調焦(jiao)

深(shen)圳技術(shu)大學團(tuan)隊(dui)開發(fa)了(le)壹種(zhong)具有可(ke)控液(ye)氣界面(mian)的(de)可(ke)調(tiao)光流(liu)液(ye)滴(di)透(tou)鏡，展示(shi)了(le)微(wei)流(liu)控與光學(xue)融合(he)的(de)精(jing)密(mi)控制(zhi)能力(li)。該(gai)器(qi)件(jian)以(yi)直徑僅(jin)2mm的(de)液(ye)滴(di)作(zuo)為(wei)光學(xue)界面(mian)，其(qi)核心(xin)支撐(cheng)結構——包(bao)含(han)直徑0.3mm微(wei)流(liu)道的(de)微(wei)流(liu)控樣件，由(you)摩方面(mian)投(tou)影(ying)微(wei)立(li)體光刻(ke)（PμSL）技術(shu)（nanoArch® P140，精(jing)度：10μm）壹體化(hua)打印成(cheng)型。

通過(guo)集(ji)成熱電(dian)冷卻器驅(qu)動(dong)氣壓變化(hua)，研究人(ren)員實現了(le)液(ye)滴(di)曲(qu)率(lv)的(de)動(dong)態(tai)調控：當溫度在(zai)24℃至34℃區間變化(hua)時(shi)，透(tou)鏡焦(jiao)距從17mm縮(suo)短(duan)至(zhi)5mm，成(cheng)像(xiang)清晰度隨之實時(shi)改變。這(zhe)壹設(she)計(ji)的(de)革命性(xing)在(zai)於擺脫(tuo)了(le)傳統(tong)液(ye)體透(tou)鏡對(dui)高壓電(dian)場(chang)的(de)依賴，僅需(xu)0.5V低電(dian)壓驅(qu)動(dong)。微(wei)流(liu)道結構的(de)精(jing)密(mi)密(mi)封(feng)性(xing)與(yu)表面(mian)光滑(hua)度確保了(le)液(ye)體界面(mian)的(de)穩定(ding)性(xing)，為(wei)用(yong)於視(shi)覺(jiao)成像(xiang)等(deng)微(wei)型(xing)光學(xue)系(xi)統(tong)提(ti)供(gong)了(le)全新解決方案。

02 仿(fang)生(sheng)之眼(yan)：3D打(da)印視(shi)網(wang)膜(mo)血管(guan)模(mo)型(xing)重塑(su)光學(xue)檢(jian)測標(biao)準(zhun)

中(zhong)國計(ji)量(liang)科學(xue)研究院胡誌雄(xiong)課(ke)題(ti)組(zu)開發(fa)了(le)壹種(zhong)基於3D打(da)印模(mo)具的(de)軟光刻(ke)和旋(xuan)轉塗(tu)層技術(shu)，快(kuai)速(su)、高分辨(bian)率(lv)且(qie)經(jing)濟(ji)地制(zhi)造了(le)壹個多血管(guan)網(wang)絡(luo)和多層結構的(de)微(wei)流(liu)控視網(wang)膜(mo)模(mo)體。這種(zhong)視(shi)網(wang)膜(mo)模(mo)體不(bu)僅具有與(yu)人眼(yan)相應的(de)物理(li)尺寸和(he)適(shi)當的(de)光學(xue)屬性(xing)，而(er)且(qie)已通過(guo)OCTA系(xi)統(tong)和(he)商(shang)用(yong)共焦(jiao)視(shi)網(wang)膜(mo)眼(yan)底鏡的(de)測試(shi)，證明(ming)了(le)其(qi)作(zuo)為(wei)測試(shi)設(she)備(bei)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)。

為(wei)了(le)模(mo)擬(ni)人眼(yan)視(shi)網(wang)膜(mo)的(de)光學(xue)特性(xing)，該(gai)模(mo)體采用(yong)不(bu)同濃度二氧化(hua)鈦納米粉末的(de)聚(ju)二甲基矽氧烷(wan)（PDMS）為(wei)原材(cai)料(liao)進(jin)行制(zhi)作(zuo)。該團(tuan)隊(dui)選擇采用(yong)摩方(fang)精(jing)密(mi)nanoArch® S140（精(jing)度：10μm）3D打印設(she)備(bei)制(zhi)造出(chu)模(mo)具後(hou)，再(zai)對(dui)其(qi)進(jin)行翻(fan)模(mo)，制(zhi)造出(chu)簡單(dan)、快(kuai)速(su)且(qie)低(di)成本的(de)軟光刻(ke)模(mo)具。此(ci)外(wai)，團(tuan)隊(dui)還采用(yong)了(le)特(te)定(ding)的(de)後處理(li)方法(fa)，有效(xiao)避(bi)免了(le)由(you)於3D打印模(mo)具中(zhong)磷(lin)酸鹽基光引發(fa)劑的(de)殘留(liu)而導致的(de)PDMS固化(hua)抑(yi)制(zhi)問題，實現了(le)高精(jing)度復(fu)雜的(de)3D打印模(mo)具的(de)層狀結構PDMS模(mo)體的(de)脫(tuo)模(mo)。

03 流(liu)態(tai)感(gan)知(zhi)革命：壹體成型微(wei)流(liu)控光學(xue)器件實現工業級(ji)檢(jian)測

卡塔尼亞(ya)大學Lorena Saitta課(ke)題(ti)組(zu)采用(yong)面(mian)投(tou)影(ying)微(wei)立(li)體光刻(ke)(PμSL)技術(shu)和基於3D打(da)印的(de)PDMS翻模(mo)技術(shu)制(zhi)備了(le)用(yong)於段(duan)塞流(liu)檢(jian)測的(de)微(wei)流(liu)控光學(xue)器件，通過(guo)對(dui)比(bi)研(yan)究評(ping)估了(le)兩種(zhong)加(jia)工(gong)技術(shu)及其(qi)制(zhi)備材(cai)料(liao)的(de)利弊(bi)。研究人(ren)員基於PμSL技術(shu) （nanoArch® S140，精(jing)度：10μm）采用(yong)摩方(fang)HTL光敏樹(shu)脂(zhi)壹步(bu)成型(xing)了(le)微(wei)流(liu)控光學(xue)器件。

作(zuo)為(wei)對(dui)比(bi)，研(yan)究人(ren)員還采用(yong)基於聚(ju)合(he)物噴(pen)射3D打印的(de)PDMS翻模(mo)技術(shu)多步(bu)工藝(yi)制(zhi)備了(le)微(wei)流(liu)控光學(xue)器件。兩種(zhong)加(jia)工(gong)方(fang)法制(zhi)備的(de)器件(jian)進(jin)口和(he)出(chu)口(kou)定(ding)位(wei)不(bu)同，HTL器件的(de)進(jin)口和(he)出(chu)口(kou)與微(wei)通道同軸(zhou)對(dui)齊(qi)，而(er)PDMS器(qi)件受限(xian)於(yu)加工方法(fa)，其(qi)進(jin)口和(he)出(chu)口(kou)正交(jiao)於(yu)微(wei)通道。得益於(yu)摩方(fang)壹體化(hua)成型工藝(yi)，HTL器件(jian)實現了(le)高氣密性(xing)結構，可(ke)有效(xiao)防(fang)止微(wei)流(liu)道內(nei)的(de)液(ye)體泄漏問題。

04 精(jing)度邊界突破(po)：微(wei)納(na)制(zhi)造重(zhong)構光學(xue)未來

摩方面(mian)投(tou)影(ying)微(wei)立(li)體光刻(ke)（PμSL）技術(shu)持續賦能微(wei)流(liu)控光學(xue)領域的(de)突破(po)性(xing)創新。憑(ping)借(jie)其(qi)微(wei)米級(ji)超高精(jing)度與嚴(yan)苛(ke)公差控制(zhi)能力(li)，該(gai)技術(shu)成功將復(fu)雜微(wei)通道、仿(fang)生(sheng)網(wang)絡(luo)等精(jing)密(mi)結構的(de)制(zhi)造，從(cong)理論構想轉化(hua)為(wei)可(ke)規(gui)模(mo)化(hua)實現的(de)標準(zhun)化(hua)流程。目前(qian)，由(you)摩方精(jing)密(mi)3D打(da)印系(xi)統(tong)賦(fu)能的(de)前(qian)沿成(cheng)果相繼湧現，印證(zheng)了(le)微(wei)納(na)3D打(da)印技術(shu)對(dui)全球科研生(sheng)態(tai)的(de)驅(qu)動(dong)價值(zhi)——其(qi)已助力(li)800余所(suo)頂尖機構在(zai)仿(fang)生(sheng)、微(wei)機器人(ren)、精(jing)密(mi)電(dian)子(zi)、5G通信(xin)及生(sheng)物醫療(liao)等(deng)交(jiao)叉(cha)領域實現關(guan)鍵技術(shu)突破(po)。

從液(ye)滴(di)透(tou)鏡的(de)動(dong)態(tai)曲(qu)率(lv)調(tiao)控、視網(wang)膜(mo)血管(guan)的(de)高保真(zhen)光學(xue)仿(fang)生(sheng)，到工業流(liu)體的(de)實時(shi)精(jing)準(zhun)感(gan)知(zhi)，微(wei)流(liu)控光學(xue)器件正以(yi)高制(zhi)造精(jing)度深(shen)度融入(ru)人(ren)類(lei)探(tan)索與(yu)改造客(ke)觀(guan)世界的(de)進(jin)程。未來，源(yuan)自中(zhong)國智(zhi)造(zao)的(de)精(jing)密(mi)制(zhi)造體系(xi)，必成(cheng)為(wei)全球科學家(jia)重(zhong)構(gou)光學(xue)未來圖景的(de)核心(xin)基石(shi)。