讓(rang)看(kan)不(bu)見(jian)的(de)精(jing)度(du)決定聽得(de)見(jian)的(de)未來(lai)，微納(na)3D打印(yin)技術重(zhong)塑聲學器(qi)件(jian)制(zhi)造(zao)方(fang)式

聲學器(qi)件(jian)已從(cong)傳(chuan)統(tong)揚(yang)聲器(qi)、麥(mai)克(ke)風等(deng)單壹功能(neng)元件(jian)，發展(zhan)為融(rong)合傳(chuan)感(gan)、調制(zhi)與(yu)執行功能(neng)的(de)智能(neng)系(xi)統(tong)。在(zai)醫(yi)療(liao)領域(yu)，聲學超表面(mian)通過(guo)調控聲波(bo)相位(wei)實現(xian)腫(zhong)瘤靶向治(zhi)療；工業(ye)場景中，MEMS聲學傳感器(qi)實時監測設備故(gu)障(zhang)頻(pin)響(xiang)；消(xiao)費(fei)電子領域(yu)，微型(xing)降噪(zao)麥(mai)克(ke)風陣(zhen)列成(cheng)為耳(er)機(ji)的(de)標(biao)配。其共(gong)性(xing)在(zai)於利用精(jing)密(mi)加工技術改(gai)進(jin)聲學器(qi)件(jian)，實現(xian)高分辨率、高通量(liang)和靈(ling)活性(xing)。

微(wei)納(na)3D打印(yin)技術具備高精(jing)度(du)、多材料兼(jian)容等優勢，可有(you)效解(jie)決(jue)傳(chuan)統(tong)聲學器(qi)件(jian)在復雜結構(gou)壹體(ti)成(cheng)型(xing)的難(nan)題(ti)，成(cheng)為推(tui)動(dong)聲學研究(jiu)突(tu)破(po)物(wu)理(li)制(zhi)造(zao)極(ji)限，攻(gong)克(ke)技術瓶頸(jing)的(de)關(guan)鍵壹環(huan)。

①聲學空(kong)間(jian)微分器(qi)

南京大學物(wu)理(li)學院(yuan)聲學研究(jiu)所(suo)劉(liu)曉峻(jun)教授(shou)和程(cheng)營教授(shou)課題(ti)組(zu)研發了壹(yi)種(zhong)基於(yu)聲學軌(gui)道角(jiao)動(dong)量(liang)的(de)聲場空(kong)間(jian)微分器(qi)，能(neng)夠(gou)高效提(ti)取(qu)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)物(wu)體(ti)的(de)形(xing)狀(zhuang)邊緣(yuan)信(xin)息，顯著(zhu)提升超聲成(cheng)像的(de)對(dui)比度。

研(yan)究(jiu)團(tuan)隊利用摩方(fang)面(mian)投(tou)影微立體光(guang)刻(ke)（PμSL）技術（microArch® S240，精(jing)度(du)：10μm）制(zhi)備螺(luo)旋形(xing)分布的(de)樹(shu)脂器(qi)件(jian)，在樹(shu)脂間(jian)隙(xi)插(cha)入厚(hou)度(du)為(wei)200 μm的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)，制(zhi)備成(cheng)相位(wei)光(guang)柵。這種(zhong)開發邊緣(yuan)增(zeng)強超聲成(cheng)像的(de)技術，可在(zai)不(bu)需(xu)要(yao)造(zao)影劑或外部(bu)物(wu)理(li)場的情(qing)況(kuang)下(xia)提(ti)高物(wu)體(ti)的(de)圖(tu)像對(dui)比度，助力生物(wu)醫(yi)學成(cheng)像和無(wu)損檢(jian)測等領域(yu)發展(zhan)。

②聲學虛擬(ni)三維支(zhi)架(jia)構(gou)

中南大學的陳翔(xiang)教授(shou)、陳澤宇教授(shou)和西(xi)安(an)電子科(ke)技大學的費(fei)春(chun)龍(long)教授(shou)團(tuan)隊通(tong)過(guo)聲學虛擬(ni)3D支(zhi)架(jia)（AV-Scaf）技術實現(xian)了腫(zhong)瘤類(lei)器(qi)官的(de)無基質膠(jiao)培(pei)養，並進(jin)壹(yi)步構(gou)建(jian)了腫(zhong)瘤類(lei)器(qi)官-T細(xi)胞(bao)共(gong)培(pei)養系(xi)統(tong)。通(tong)過(guo)超(chao)聲換(huan)能(neng)器(qi)和透(tou)鏡產生聚焦聲渦(wo)旋，實現(xian)了腫(zhong)瘤細(xi)胞(bao)在(zai)焦(jiao)平(ping)面(mian)內的(de)聚集。

在系(xi)統(tong)設計(ji)上，研(yan)究(jiu)人員通(tong)過摩方(fang)nanoArch® S140（精(jing)度(du)：10 μm）制(zhi)作(zuo)了培(pei)養腔室的支(zhi)撐(cheng)結(jie)構(gou)。在RNA測序（RNA-seq）分析中，超聲波(bo)刺激可以(yi)顯著(zhu)增強鈣(gai)離子(zi)的流入，從(cong)而(er)加速(su)細(xi)胞(bao)團(tuan)簇的(de)細(xi)胞(bao)間(jian)相互作用(yong)過程(cheng)。該(gai)研(yan)究(jiu)為高通量(liang)篩選和個(ge)性(xing)化(hua)醫療(liao)的應用(yong)開辟(pi)了新的可能(neng)。

③嵌(qian)入式微(wei)氣泡(pao)聲學超表面(mian)

南京大學現(xian)代(dai)工程(cheng)與(yu)應用(yong)科(ke)學學院(yuan)王(wang)光(guang)輝教授(shou)課題(ti)組(zu)設計(ji)開發了壹(yi)種(zhong)基於(yu)3D打印(yin)技術的(de)嵌(qian)入式微(wei)氣泡(pao)聲學超表面(mian)，突(tu)破(po)性(xing)實現(xian)了對(dui)聲頻(pin)的選擇(ze)性(xing)操(cao)控(kong)。

該(gai)聲學超表面(mian)采用(yong)摩方(fang)microArch® S240 （精(jing)度(du)：10μm）3D 打印(yin)系(xi)統(tong)制(zhi)備，通過在(zai)直(zhi)徑和高度方(fang)向上的(de)精(jing)準控制(zhi)，實現(xian)了多(duo)種(zhong)尺(chi)寸(cun)微(wei)孔(kong)結構(gou)的加(jia)工，從(cong)而(er)為頻(pin)率選(xuan)擇(ze)性(xing)設計(ji)提供(gong)了高度靈(ling)活性(xing)。通(tong)過調控陣(zhen)列耦合(he)結構(gou)與(yu)激勵(li)頻(pin)率，該(gai)平臺(tai)能(neng)夠(gou)實現(xian)精(jing)準的多(duo)模態(tai)樣本處(chu)理，為(wei)生物(wu)醫(yi)學與(yu)藥(yao)物(wu)篩選等(deng)領域(yu)的復雜操(cao)作(zuo)需(xu)求(qiu)提(ti)供(gong)了新路徑。

精(jing)密(mi)制(zhi)造(zao)的核(he)心價(jia)值(zhi)，在(zai)於(yu)以(yi)微觀精(jing)度(du)的突(tu)破(po)重構(gou)宏(hong)觀感(gan)知(zhi)的(de)邊界。 當(dang)聲學器(qi)件(jian)完成(cheng)從(cong)基(ji)礎(chu)功(gong)能(neng)載(zai)體向精(jing)密(mi)操(cao)控(kong)介質的(de)範式躍(yue)遷，摩方(fang)依托面(mian)投(tou)影微立體光(guang)刻(ke)（PμSL）技術助力更多科(ke)研(yan)成(cheng)果落(luo)地(di)，為聲波(bo)調控構(gou)建(jian)了高維空(kong)間(jian)系(xi)統(tong)。未(wei)來(lai)，在聲學器(qi)件(jian)智能(neng)化(hua)進程中，摩方(fang)也致力於(yu)突(tu)破(po)每壹微(wei)米(mi)精(jing)度(du)閾值(zhi)，拓展(zhan)人類(lei)對(dui)聲學宇宙的認(ren)知(zhi)疆(jiang)域(yu)。