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“光流”3D微纳制造可用多种材料

发布时间: 2026-02-03 10:10:16 来源: 科技日报

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科技日报北京2月1日电(记者刘霞)据新一期《自然》杂志刊发的研究,德国马克斯·普朗克智能系统研究所与新加坡国立大学科学家携手,开发出一种利用光流体效应进行3D微纳制造的新技术。该技术不再局限于传统的聚合物,而是可灵活使用金属、金属氧化物、碳材料乃至半导体等多种材料,实现了“万物皆可雕”,为制造微型机器人提供了新路径。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

由二氧化硅纳米颗粒组装而成的牛角面包形三维微结构,呈现复杂曲面与悬空形态(扫描电子显微镜图像)。图片来源:德国马克斯·普朗克智能系统研究所


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3D微纳制造能造出比人类发丝还细的精密结构,在医疗、机器人、微电子等领域具有广阔前景。目前主流技术是双光子聚合(2PP),可用于制作结构复杂的微型雕塑,如埃菲尔铁塔或泰姬陵模型。但这一方法长期受限于材料种类——几乎只能加工聚合物,严重制约了功能器件的发展。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

最新研究有望彻底突破这一瓶颈。其核心创新在于,利用飞秒激光精准操控光流体效应,在液体中引导纳米或微米级颗粒进行3D自组装。当激光聚焦于悬浮粒子溶液中某一点时,会瞬间加热形成“热点”,引发局部热梯度,驱动周围流体产生定向流动——这种“光流”就像无形之手,将粒子推入预设的微模具中。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

这种微模具如同一个微型“蛋糕模”,侧面设有小口。粒子随流而动,穿过缝隙,精准落入模腔,层层堆积成所需形状。模具可设计为立方体、球体,甚至牛角面包等复杂曲面结构,自由度极高。组装完成后,通过后处理去除聚合物模具,便留下一个完全由目标材料构成的独立微结构。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

团队形象地表示,过去科学家们只有一种“建模黏土”,现在则拥有了一整套工具箱。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

为验证技术潜力,团队成功制造出多种功能性微型装置。例如可在狭窄通道中按尺寸分离颗粒的微型过滤阀;由多种材料集成的微型机器人,它们既能被光驱动前行,也可在外加磁场下变换运动模式,展现出高度的多功能性。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

所有结构均表现出优异的机械稳定性。尽管颗粒间无化学键连接,但依靠强大的范德华力,它们仍能牢固结合,实现自支撑。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

团队表示,这项“光流组装”技术不仅克服了传统3D打印的材料限制,更打开了通往多功能微系统的大门。未来,它有望应用于开发智能药物递送、体内微型手术机器人、高密度微传感器等前沿领域。JJS速刷资讯——每天刷点最新资讯,了解这个世界多一点SUSHUAPOS.COM

根据近日发表于《科学-机器人》的一项研究,人们可以学习用眼睛和胸部肌肉控制第三条手臂。研究人员称,这种“额外肢体”可 2023年,对中国高等教育而言,是内外激荡的一年。 ChatGPT的横空出世让高等教育界猝不及防;疫情的结束使得公众对校园 教育、科技、人才三者相互促进、相辅相成。建设人才强国是实现建设教育强国和科技强国战略目标的关键条件。那么,一个重 ·GLP-1类药物正在以令人兴奋和不安的方式重塑医学、流行文化,甚至全球股市。制药公司掀起一场“肥胖革命”,但 中新网1月1日电 据国家地震台网官方微博消息,中国地震台网自动测定:1月1日15时10分在日本本州西岸近海附近(北纬37.98度,东 冰岛气象局当地时间12月30日说,雷克雅内斯半岛渔港小镇格林达维克附近一座火山的岩浆在地下岩浆通道内积聚,当地可能再 。

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