微納3D打印：海外科(ke)研(yan)高質量(liang)發(fa)展破(po)局(ju)點(dian)

多(duo)孔(kong)介(jie)質內的氣(qi)泡流(liu)動常呈(cheng)現(xian)出(chu)高度(du)復(fu)雜(za)且(qie)難(nan)以(yi)預測的特性，這對(dui)實(shi)現(xian)其精(jing)確控制提(ti)出了嚴峻(jun)挑(tiao)戰(zhan)。由於缺(que)乏(fa)有效(xiao)的調(tiao)控手(shou)段(duan)，不(bu)僅(jin)制約(yue)了(le)多孔(kong)介(jie)質內多相(xiang)流(liu)動行為的人為幹預(yu)能力(li)，也直(zhi)接影響(xiang)了壹系(xi)列工業(ye)設備(bei)與(yu)系(xi)統(tong)的設計(ji)與(yu)性(xing)能優化(hua)。隨著微(wei)流(liu)控技術(shu)的興(xing)起，憑(ping)借對(dui)微通道(dao)結構(gou)與流(liu)體交匯區(qu)域的精(jing)確設計(ji)，研(yan)究人員(yuan)能夠操縱氣(qi)泡與(yu)液滴的生(sheng)成、運動與融(rong)合，進而(er)構建(jian)復(fu)雜(za)乳液體系(xi)並(bing)執行特定化(hua)學或生(sheng)物(wu)操作(zuo)。然而(er)，傳統微(wei)流(liu)控系(xi)統(tong)仍(reng)受限於(yu)其封閉式(shi)的二(er)維(wei)通道(dao)結構(gou)，往往將(jiang)多相(xiang)流(liu)過(guo)程(cheng)約(yue)束(shu)在(zai)百微米(mi)尺(chi)度(du)範圍(wei)內，導(dao)致(zhi)系(xi)統(tong)通量(liang)有(you)限、可擴展(zhan)性(xing)不(bu)足(zu)。

在(zai)這壹背(bei)景(jing)下(xia)，美(mei)國勞(lao)倫(lun)斯(si)利(li)弗(fu)莫爾(er)國家(jia)實驗(yan)室(shi)（Lawrence Livermore National Laboratory）開(kai)展(zhan)了前瞻性研(yan)究，展(zhan)示(shi)了如(ru)何(he)通過(guo)3D打印技術制備(bei)的結構(gou)化(hua)多孔(kong)介(jie)質，對(dui)註(zhu)入(ru)氣(qi)體的流(liu)動路徑實(shi)現(xian)確定性控制。該(gai)結構(gou)化(hua)多孔(kong)介(jie)質可(ke)精(jing)確調控氣(qi)液界面(mian)形態，引導(dao)兩(liang)相流(liu)體在(zai)多孔(kong)材(cai)料中(zhong)的分布(bu)行為。被(bei)導(dao)向(xiang)與(yu)分布(bu)後(hou)的氣(qi)泡能夠與(yu)周(zhou)圍(wei)液體發生(sheng)充(chong)分的物(wu)理(li)與化(hua)學相互(hu)作(zuo)用(yong)，研(yan)究團隊(dui)據此設計(ji)出(chu)壹種(zhong)流(liu)體邏(luo)輯(ji)控制方法(fa)，可(ke)在(zai)晶(jing)格(ge)結構(gou)內實現(xian)對流(liu)向(xiang)的智(zhi)能重定向(xiang)。這(zhe)壹方法(fa)為構建(jian)用(yong)於(yu)反(fan)應捕(bu)獲系(xi)統(tong)和(he)高效(xiao)曝氣(qi)生(sheng)物(wu)反(fan)應器的復(fu)雜(za)結構(gou)奠定了基(ji)礎，形(xing)成可精(jing)準(zhun)調控的兩(liang)相邊(bian)界(jie)模(mo)式(shi)，從而(er)顯著提(ti)升(sheng)液相與氣(qi)相反(fan)應劑的利(li)用(yong)效(xiao)率(lv)。該(gai)研(yan)究以(yi)“Three-Dimensional Bubble Fluidics in Architected Porous Media"為題(ti)發(fa)表在(zai)國際期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上(shang)。

研(yan)究中(zhong)關(guan)鍵的肺狀(zhuang)通道(dao)結構(gou)（圖(tu)2）與S形(xing)晶(jing)格(ge)結構(gou)（圖(tu)3），均采(cai)用(yong)摩(mo)方精(jing)密(mi)microArch® S240 （精度(du)：10μm）高精(jing)度(du)3D打印系(xi)統(tong)制(zhi)造，為復(fu)現(xian)復(fu)雜(za)工程結構(gou)提(ti)供了可(ke)行制(zhi)造方案。這壹技術(shu)平(ping)臺(tai)通過(guo)將(jiang)氣(qi)泡的預(yu)期形狀(zhuang)與流(liu)動路徑“編(bian)碼"到(dao)三(san)維(wei)晶(jing)格(ge)設計(ji)中(zhong)，實(shi)現(xian)了(le)從被(bei)動觀察到(dao)主動架構(gou)流(liu)體行為的跨越。在(zai)CO₂吸收器(qi)中，通過(guo)確(que)定性控制氣(qi)液界面(mian)分布(bu)，可顯(xian)著增(zeng)強(qiang)相間(jian)傳質，實(shi)現(xian)更高效(xiao)、更(geng)持(chi)久(jiu)的碳(tan)捕(bu)獲。在(zai)生(sheng)物(wu)反(fan)應器中，該(gai)方法(fa)可(ke)用(yong)於(yu)優化(hua)氧氣(qi)分布(bu)，為反(fan)應器內活細(xi)胞提(ti)供更均(jun)勻的曝氣(qi)，從而(er)提(ti)升(sheng)反(fan)應器性能。

#Empowering Global Scientific Research and Innovation

以(yi)精密(mi)制造，賦能全球(qiu)科(ke)研(yan)創新

隨(sui)著(zhe)澳大(da)利(li)亞(ya)莫(mo)納(na)什大學的BioPRIA研(yan)究所(suo)與(yu)韓國延(yan)世(shi)大(da)學生(sheng)物(wu)醫(yi)學電(dian)子實驗(yan)室(shi)已(yi)引(yin)進摩方microArch® S150（精(jing)度(du)：25μm）3D打印系(xi)統(tong)，悉(xi)尼(ni)大學查(zha)爾(er)斯(si)·珀金(jin)斯(si)中心(xin)——這壹全球(qiu)多(duo)學科(ke)健(jian)康研(yan)究重(zhong)鎮(zhen)也引入(ru)了S150，旨在(zai)為糖尿病、肥胖癥(zheng)及心(xin)血管(guan)疾(ji)病(bing)的機制(zhi)研(yan)究與(yu)防治(zhi)方案，開發(fa)新壹代(dai)的研(yan)究工(gong)具與全新解決方案。該(gai)設備(bei)自(zi)上(shang)市以(yi)來(lai)，在(zai)短(duan)期內已(yi)獲得(de)多(duo)家(jia)高校及科(ke)研(yan)機構(gou)的批(pi)量訂(ding)單(dan)，展(zhan)現(xian)出巨(ju)大的科(ke)研(yan)應用(yong)潛力(li)。

澳大利亞(ya)國家(jia)制造中心(xin)（ANFF） 已(yi)將(jiang)全澳(ao)自(zi)動化(hua)微納3D打印系(xi)統(tong)microArch® S240A（精(jing)度(du)：10μm）納入(ru)其旗(qi)艦平(ping)臺(tai)，並(bing)正式(shi)確(que)立其為微納(na)制(zhi)造領域的核(he)心(xin)科(ke)研(yan)裝備(bei)。該(gai)設備(bei)正在(zai)為澳大(da)利(li)亞(ya)的科(ke)研(yan)人員(yuan)提(ti)供從原理(li)驗(yan)證到功能原型制(zhi)作(zuo)的全流(liu)程支持(chi)，顯(xian)著加速了在(zai)新材(cai)料開(kai)發(fa)、微(wei)傳感器(qi)及先進生(sheng)物(wu)器件(jian)等(deng)領域的創新進程。

摩方精(jing)密(mi)的微(wei)納3D打印技術正持續(xu)為全球(qiu)科(ke)學(xue)研(yan)究提(ti)供強(qiang)大的制(zhi)造能力(li)。支持從微(wei)米(mi)到(dao)厘(li)米(mi)級別的跨尺(chi)度(du)復(fu)雜(za)結構(gou)壹體化(hua)成型，成為前沿(yan)科(ke)學(xue)探索與工業(ye)研(yan)發的關(guan)鍵制(zhi)造平(ping)臺(tai)。依(yi)托其多(duo)材(cai)料兼(jian)容(rong)能力(li)（涵(han)蓋(gai)高性(xing)能樹脂(zhi)、生(sheng)物(wu)相容(rong)性(xing)樹(shu)脂、陶(tao)瓷(ci)漿(jiang)料(liao)及水(shui)凝膠材(cai)料等(deng)），摩方系(xi)統(tong)可(ke)滿(man)足特種(zhong)應用(yong)場(chang)景中(zhong)對材(cai)料功(gong)能性與(yu)結構(gou)精細(xi)度(du)的雙(shuang)重要求。目(mu)前，摩方技(ji)術(shu)和(he)設備(bei)已(yi)服(fu)務(wu)全球(qiu)40個(ge)國家(jia)的數(shu)千(qian)家(jia)企業(ye)、高校及科(ke)研(yan)機構(gou)，涵(han)蓋(gai)精(jing)密(mi)電子、醫(yi)療器(qi)械(xie)、新能源等(deng)多個(ge)行業(ye)，成為推動新質生(sheng)產(chan)力(li)發展和(he)制造轉型升(sheng)級的重(zhong)要力(li)量。