從“能造”到“造好”，織雀系列高精度3D光刻設(shè)備成為科研破局者

在傳統(tǒng)的減材制造或模具成型工藝中，復(fù)雜的內(nèi)流道、懸空結(jié)構(gòu)、梯度漸變材料往往意味著高昂的成本、漫長(zhǎng)的加工周期，甚至直接判定為“不可能”。然而，隨著微納尺度3D光刻技術(shù)的突破，科研人員手中的設(shè)計(jì)藍(lán)圖正將自由度轉(zhuǎn)化為物理現(xiàn)實(shí)。

在托托科技，我們的織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備，正是將這種定義物理世界新規(guī)則的能力，交付到每一位科研探索者手中的那座“微納造物臺(tái)”。

織雀® 如何成為科研的“破局者”？

近期，織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備已支撐國(guó)內(nèi)外多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)產(chǎn)出高水平論文，這些成果既是設(shè)備在光學(xué)精度、材料適配性與工藝穩(wěn)定性方面性能的實(shí)證，更是我們與一線科研人員并肩前行、攻克制造難題的見證。接下來(lái)，我們將擷取其中幾個(gè)方向，為您具體呈現(xiàn)：

案例一：陶瓷基板微針神經(jīng)電極 —— 一體化微針陣列和3D自對(duì)準(zhǔn)陰影掩模

研究?jī)?nèi)容：植入式腦機(jī)接口的核心器件是微針電極陣列。經(jīng)典的猶他電極用硅基MEMS工藝制造，但硅的脆性限制了密度和設(shè)計(jì)靈活性。北大團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑：在氧化鋁陶瓷基板上3D打印聚合物微針陣列。

陶瓷的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度都優(yōu)于硅，但如何讓柔軟的聚合物微針牢牢“長(zhǎng)”在光滑的陶瓷表面？又如何讓上百根微針的導(dǎo)電路徑互不短路？
設(shè)備作用：作者團(tuán)隊(duì)采用托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備，將生物相容氧化鋁陶瓷作為微針神經(jīng)電極基底，完成一體化微針陣列和3D自對(duì)準(zhǔn)陰影掩模的加工，通孔粗化實(shí)現(xiàn)極小面積（0.01 mm2）強(qiáng)粘附。該方案成功制造出127通道的高密度陶瓷基底微針神經(jīng)電極（c-μN(yùn)eurode），較傳統(tǒng)工藝密度提升1.4倍，且制造良率和一致性大幅提高。

 圖像展示：(a) 127通道陶瓷基微針電極（c-μN(yùn)eurode）；(b-c) 64通道c-μN(yùn)eurode；(d) 同時(shí)打印的微針陣列與自對(duì)準(zhǔn)遮罩；(e) 微針陣列；(f) 微針的SEM圖。

論文鏈接：ieeexplore.ieee.org/document/11419532

案例二：功能梯度晶格陶瓷絕緣子 —— 連續(xù)漸變、拓?fù)溆行?/span>

研究?jī)?nèi)容：高壓真空器件中的陶瓷/真空界面，是擊穿的薄弱環(huán)節(jié)。電子在電場(chǎng)加速下撞擊表面易引發(fā)二次電子雪崩。傳統(tǒng)工藝是對(duì)陶瓷表面做后處理（如激光刻蝕），但界面依然是“一刀切”的宏觀分界，抑制效果有限。安徽工業(yè)大學(xué)提出：用功能梯度晶格結(jié)構(gòu)取代宏觀界面，讓陶瓷密度從真空側(cè)到固體側(cè)逐漸過(guò)渡，像“緩沖帶”一樣讓電子在碰撞中逐漸喪失能量。

設(shè)備作用：作者團(tuán)隊(duì)采用托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備（PL-3D Premium)，用于直接制造帶功能梯度晶格結(jié)構(gòu)（FGLS）的氧化鋁陶瓷絕緣子。該梯度結(jié)構(gòu)連續(xù)漸變、拓?fù)溆行?/span>，有效抑制了二次電子發(fā)射；燒結(jié)后陶瓷晶粒致密（2–6μm），助熔劑分布均勻，保證絕緣與電學(xué)性能穩(wěn)定。這次從原理到器件一體化的制造，將抑制二次電子雪崩的物理設(shè)計(jì)直接轉(zhuǎn)化為可實(shí)用的真空絕緣器件，為真空高壓器件提供新制造方案。

 圖. FGLS模型及打印成品。(a) FGLS模型；(b) 經(jīng)燒結(jié)處理后的SEM圖；(c) 生坯的側(cè)面視角；(d)燒結(jié)處理后的樣品側(cè)面視角；(e)/(f) 局部放大100倍和2000倍的SEM圖

論文鏈接：doi.org/10.1063/5.0256365

案例三：特斯拉閥結(jié)構(gòu)的微流道芯片 —— 一體化成型，無(wú)需組裝

研究?jī)?nèi)容：血液粘度是心血管疾病的重要指標(biāo)，但傳統(tǒng)粘度計(jì)又大又貴，無(wú)法用于床旁快速檢測(cè)。南京鼓樓醫(yī)院團(tuán)隊(duì)提出做一個(gè)微流控芯片，利用特斯拉閥的“流體二極管”特性——正向流動(dòng)暢通、反向流動(dòng)受阻——將超聲波的微小振動(dòng)整流為穩(wěn)定的單向流，從而驅(qū)動(dòng)血樣通過(guò)檢測(cè)區(qū)。但特斯拉閥的流道內(nèi)部有復(fù)雜的回流結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)軟光刻做一次要數(shù)周。

設(shè)備作用：作者團(tuán)隊(duì)采用托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備（PL-3D Premium)，完成特斯拉閥結(jié)構(gòu)的微流道芯片通道的一體化成型，包含進(jìn)樣口、出樣口、檢測(cè)流道（A→B 段長(zhǎng)度 1.8 cm），無(wú)需后續(xù)組裝，可直接使用。僅需200 μL血漿即可完成檢測(cè)，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)設(shè)備的 5 mL 耗樣量。

該微流道設(shè)計(jì)可模擬體內(nèi)血流剪切環(huán)境，實(shí)現(xiàn)黏度測(cè)量+凝血監(jiān)測(cè)一體化，將微型電源、信號(hào)發(fā)生器與成像設(shè)備整合在一起，將顯著提升黏度計(jì)的便攜性和實(shí)用性。利用這種集成式黏度計(jì)系統(tǒng)，有望推動(dòng)其在臨床中的床邊應(yīng)用。3D打印帶來(lái)的快速迭代能力，讓“上午改設(shè)計(jì)、下午做實(shí)驗(yàn)”成為日常。

 圖. 由超聲波振動(dòng)驅(qū)動(dòng)并由特斯拉閥的二極管特性進(jìn)行調(diào)節(jié)的單向液體導(dǎo)管的示意圖（整個(gè)特斯拉閥管參數(shù)：3.5cmx1cmx0.2cm。并設(shè)有用于引入液體的1個(gè)入口和1個(gè)出口）

論文鏈接：doi.org/10.3389/fbioe.2024.1394373

案例四：柔性基底有機(jī)水凝膠光纖 —— 高精度模具制造，精準(zhǔn)嵌合

研究?jī)?nèi)容：華南師范大學(xué)團(tuán)隊(duì)想模仿水母的感知機(jī)制，做一種能同時(shí)感知壓力和溫度、且信號(hào)互不串?dāng)_的柔性電子皮膚。核心是一根“核-殼”結(jié)構(gòu)的有機(jī)水凝膠光纖——壓力讓光纖變形從而改變光強(qiáng)，溫度讓離子導(dǎo)電性變化從而改變電阻，兩路信號(hào)物理隔離。問(wèn)題在于，這根光纖柔軟且只有幾百微米粗，如何把它精準(zhǔn)地嵌進(jìn)柔性電路并封裝起來(lái)？

設(shè)備作用：團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)帶有U形微流道凹槽的PDMS柔性基底方案——凹槽的尺寸需要與光纖直徑嚴(yán)絲合縫，以確保光纖在拉伸變形時(shí)不會(huì)移位。托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備（PL-3D Premium)在這里的角色是高精度模具制造，用于加工柔性基底模具（整體尺寸60 mm×15 mm×5 mm）與內(nèi)部凹槽（規(guī)格50 mm×10 mm，深度1 mm/3 mm），這種“打印模具+倒模”的組合策略，兼顧了3D打印的設(shè)計(jì)自由度和PDMS的材料柔性。最終器件實(shí)現(xiàn)了壓力和溫度的同步、無(wú)串?dāng)_感知，響應(yīng)時(shí)間小于10毫秒，且在-20℃至60℃、0%-1濕度范圍內(nèi)性能穩(wěn)定。

 圖. 以水母為靈感的多模態(tài)觸覺感應(yīng)系統(tǒng)。(a) 水母自然特征的示意圖。(b) 多模態(tài)觸覺感知機(jī)制示意圖。(c) OF-Skin的展開圖示。(d) BMTF網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模擬了層次化的多模態(tài)融合過(guò)程。(e) 多功能人機(jī)交互應(yīng)用的示意圖。(f) OF-Skin的實(shí)際佩戴于手指上的光學(xué)圖像。

論文鏈接：doi.org/10.1002/adma.72869

案例五：時(shí)空聲學(xué)超聲微針貼片 —— 異質(zhì)駁接打印，阻抗匹配

研究?jī)?nèi)容：用超聲貼片促進(jìn)傷口愈合是個(gè)好想法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)面的熱療與促滲，但聚焦固定、能量不可控、功能單一，無(wú)法滿足多因素治療需求。其中，聲學(xué)超材料能精確操控聲波，為超聲能量精準(zhǔn)調(diào)控提供新路徑。東南大學(xué)團(tuán)隊(duì)的想法是在壓電片上做一層“聲學(xué)阻抗匹配層”，讓阻抗從30平滑過(guò)渡到1.5。

設(shè)備作用：作者團(tuán)隊(duì)采用托托織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備，核心用于制備聲學(xué)超材料匹配層，是時(shí)空聲學(xué)超貼片（STAMP）的關(guān)鍵制造步驟。在叉指換能器（IDTs）的鈮酸鋰壓電襯底上，借助高精度對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，將錐形微結(jié)構(gòu)與下方IDT電極精準(zhǔn)對(duì)位，逐層光交聯(lián)打印周期性錐形結(jié)構(gòu)，底部寬≈100 μm，高≈250 μm，以20 μm為一層厚度，形成沿高度方向漸變的聲學(xué)阻抗（30 MRayl → 1.5 MRayl），實(shí)現(xiàn)壓電基底與生物組織之間的高效超聲傳輸。

錐形陣列同時(shí)作為藥物負(fù)載與釋放骨架，可負(fù)載 FGF2 生長(zhǎng)因子、AgNWs 抗菌劑，實(shí)現(xiàn)超聲觸發(fā)的均勻釋藥。超聲透射率提升了15dB（約32倍能量傳輸），成功將超聲能量高效送入深層組織。微錐之間的空隙還被用作藥物儲(chǔ)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了“熱療+促滲+抗菌”的時(shí)空協(xié)同治療。在感染傷口動(dòng)物模型中，12天傷口閉合率達(dá)94%。

 圖. STAMP的制備與聲學(xué)性能。(a) 示意圖展示了通過(guò)無(wú)掩模3D光刻技術(shù)結(jié)合對(duì)齊系統(tǒng)制造STAMP的工藝過(guò)程。顯示已制成的STAMP包含IDT上周期性錐形結(jié)構(gòu)的典型光學(xué)圖像，標(biāo)尺為4毫米。(b) 掃描電子顯微鏡(SEM)圖像展示STAMP的橫截面。(c) SEM圖像顯示STAMP典型的周期性錐形結(jié)構(gòu)。

 圖. 評(píng)估錐形結(jié)構(gòu)高度對(duì)聲場(chǎng)的影響。(a)高度=0.5入。(b)高度=2入。(c)高度=1.5入。 (入=1000um)

論文鏈接：doi.org/10.1016/j.bioactmat.2026.01.023

從“能造”到“造好”：織雀®的價(jià)值不止于精度

托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設(shè)備，解決的不是“能不能打印”的問(wèn)題，而是“能不能用3D打印創(chuàng)造出傳統(tǒng)工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)與功能”問(wèn)題。

這種能力根植于托托科技深厚的技術(shù)基因。從底層光學(xué)系統(tǒng)、空間光調(diào)制算法再到精密運(yùn)動(dòng)控制，正因這些技術(shù)領(lǐng)域的長(zhǎng)期積累，織雀®系列設(shè)備才能在精度、套刻對(duì)準(zhǔn)和材料兼容性等關(guān)鍵維度上形成獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

目前，織雀系列高精度3D光刻設(shè)備成為科研破局者，織雀®系列產(chǎn)品已服務(wù)國(guó)內(nèi)外超過(guò)百家高校和科研機(jī)構(gòu)，涵蓋電力電子、生物醫(yī)學(xué)、微納制造、新材料等前沿領(lǐng)域。

如果你正在微納制造的瓶頸中尋求突破，歡迎與托托科技團(tuán)隊(duì)聯(lián)系。