六月，毕业季如约而至。你是否想用一种极具意义的方式来表达对母校的依恋和感恩之情？福利来了！！！摩方精密正式发布第一轮高校建筑模型征集令！只要你能提供所在高校代表性建筑的三维模型图，即可有机会免费获得超高精度3D打印（2μm/10μm精度）的母校建筑模型！第一轮征集时间：2021年6-8月征集方式：请将您所提供的高校代表性建筑三维模型图（仅限stl格式文件）通过邮件的方式，发送至bmf@bmftec.cn即可。（请留下您的姓名、单位、联系方式）活动流程：①在模型征集期间，对于您所提供的模型图，摩方精密技术团队将在7日内进行内部技术评审，并将技术评审结果及时告知您；②通过评审的模型，将由技术团队安排在3周内通过摩方精密3D打印设备打印出来，免费赠送给您，同时，所打印高校建筑模型将在摩方精密的公众号进行阶段性公示；③截至8月31日，本轮模型征集结束后，摩方精密团队将针对所有经过评审打印出来的高校建筑模型，通过公众号或合作媒体进行全国投票活动，最终参考实际票数情况，评选出本轮高校建筑模型征集活动的优胜奖一/二/三等奖。活动奖项：一等奖：华为WATCH GT2 智能手表，价值1400元二等奖：Kindle电子书阅读器，价值658元三等奖：华为FreeeLace Pro蓝牙耳机，价值500元 注：①摩方精密技术团队将秉承公平公正公开原则认真对待每一个模型的评审；②高校建筑模型图的版权归提供者所有，摩方精密享有对所打印建筑模型进行宣传推广的权力。 最后，附上几个摩方精密超高精度3D打印的建筑模型样件图，如下：

5月28日，为期3天的2021年TCT亚洲展圆满落幕。面对疫情挑战，今年TCT亚洲展专业观众11245名，人数相比去年强势增长32.95%，参展商及品牌250家。此次展会，摩方精密收获颇丰。除了与老朋友共聚行业盛宴，在现场展示的超高精密3D打印设备S240，及摩方在消费电子、生物医疗、微加工、科研等领域的超高精密打印案例，吸引了大量客户来到展位参观交流。大家跟随镜头一睹为快~摩方精密展位参观人员络绎不绝原航空航天工业部部长林宗棠一行莅临摩方精密展位摩方精密受邀在materialise展台做演讲

2021年5月26日-28日，亚洲3D打印、增材制造展览会 (TCT ASIA 2021)将在国家会展中心（上海）7.1馆举办，摩方精密将在本次TCT上向大家带来各领域超高精密展示样件，以及刚刚在今年3月份获得全球光电科技领域最高奖“棱镜奖（Prism Award）”的超高精密3D打印系统microArch S240，同时还准备了非常多的神秘大礼等候大家来领取，我们诚邀您莅临展位参观！BMF摩方精密展台BMF摩方精密 展位号K01图丨部分超高精密展示样件图丨摩方第二代超高精密3D打印系统microArch S240时间：2021年5月26-28日地点：上海 国家会展中心7.1号馆名称：亚洲3D打印、增材制造展览会 TCT ASIA 2021展位号：K01礼品抽奖：现场可参与抽奖大转盘，多重好礼免费相送，最高奖项——华为智能运动手环

近年来基于3D打印的微格点阵超材料吸引了大量的关注，点阵超材料具有优异的比强度、比刚度，良好的减震降噪、吸能缓冲效果、突出的吸声和屏蔽等许多独特的功能特性，被誉为结构-功能一体化材料，在生物医学、电池电极以及运动器材、无人机减重等领域都有独特应用。其中，在无人机上应用超材料可以有效减轻其重量，减少其飞行所需的推力和功耗，从而提高电池续航时间与飞行持续时间，进而更好地拓展无人机在民用、军事、侦察，救援和娱乐等领域的应用。此外，微格点阵超材料出色的能量吸收能力可以帮助无人机抵抗飞行过程中的撞击和碰撞，点阵镂空结构还可以促进无人机的散热。为优化点阵超材料的机械性能，人们提出了多种多样的设计策略，其中，受晶体学启发的超材料设计策略颇具代表性。例如，已被广泛采用的经典多孔晶格点阵结构如体心立方点阵结构（BCC）、面心立方点阵结构（FCC）、八度桁架点阵结构（OCT）等均是受晶体学中原子/离子排列的启发而形成的超材料设计。近日，香港城市大学机械系及纳米制造实验室（NML）陆洋、生物医学工程系Pakpong Chirarattananon和西安电子科技大学高立波等报道了一种受金属硬化机制中的第二相粒子强化机制启发的多级微点阵超材料设计新策略。该策略思路如下：通过将OCT单元作为第二相粒子引入BCC点阵结构的45°对角平面，从而得到一种先进的OCT-BCC双相微点阵超材料。与原始BCC点阵超材料相比，该OCT-BCC双相微点阵超材料的压缩比强度沿水平方向和纵向显著增加了〜300％和〜600％，同时也伴随着刚度和能量吸收能力的显著提高。图1 基于双相增强概念设计，通过面投影微立体光刻（PμSL）3D打印的OCT-BCC双相微点阵超材料图2 OCT-BCC双相微点阵超材料与原始BCC微点阵材料的3D打印和力学测试为了证明这种先进的OCT-BCC双相微点阵超材料的制造可扩展性和实际应用潜力，该工作还通过摩方精密开发的基于面投影微立体光刻（PμSL）的3D打印技术（nanoArch P130, S140, BMF Precision, Shenzhen, China）成型了尺寸为5.0 cmx 2.0 cm x 1.0 cm的大尺寸OCT-BCC双相微点阵超材料，并将其成功集成到微型无人机（MAV）的机身中。和原本的实心机身对比，集成了OCT-BCC双相微点阵超材料的轻量化机身重量减少了~ 65％，从而使得微型无人机的飞行时间实现了~ 40％的显著提升。图3 OCT-BCC双相微点阵超材料应用于微型无人机构件以实现减重及服役时间提升该工作不仅提出了一种有效的超材料增强设计方法，而且还展示了高精度PμSL （nanoArch P130, S140, BMF Precision, Shenzhen, China）3D打印超材料在微型无人机等领域的巨大应用潜力。相关成果以题为“3D printing of dual phase-strengthened microlattices for lightweight micro aerial vehicles”的论文发表在国际知名期刊Materials& Design上。

微透镜阵列是由微米级或亚毫米级透镜按一定规律排列而成的阵列，被广泛应用于光学和光子学领域，包括立体显示、光均匀化、光束整形和三维成像等。与单个透镜相比，微透镜阵列可以收集每一点上的信息，如入射光线的强度和角度。在集成成像系统中，微透镜阵列上的透镜从不同的观察角度在不同的空间位置捕捉一组子图像，而这些图像可以被重建在一起以提供一个伪视觉。此外，在光场成像系统中，位于物镜和图像传感器之间的微透镜阵列能够在单次摄影曝光下收集空间和方向信息，无需聚焦于3D物体。大多数的微透镜阵列中，所有透镜的焦距都是相同的，这导致景深狭窄、深度感知能力有限。因此，这些微透镜阵列不能直接获取距离不同的物体的清晰图像。近日，上海理工大学张大伟教授课题组提出了一种多焦距微透镜阵列的制作方法。该微透镜阵列制造过程具体如下：首先，利用摩方精密面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch P140，BMF Precision，Shenzhen, China）制备出孔壁呈不同倾斜角度的微孔阵列，再采用旋涂的方法使微孔中残留部分光敏树脂并得到不同曲率的液面，最后经过PDMS翻模即可得到多焦距微透镜阵列。该多焦距透镜阵列能够扩展成像景深，具有感知物体深度的能力。该成果以“Fabrication of uniform-aperture multi-focus microlens array by curving microfluid in the microholes with inclined walls”为题发表在光学期刊Optics Express上。图一 多焦距微透镜阵列制作原理图图二 (a) 多焦距微透镜阵列设计，(b) 3D打印的微孔阵列，(c) 复刻的多焦距微透镜阵列，(d) 多焦距微透镜阵列局部显微图。图三 利用多焦距微透镜阵列拍摄不同物距情况下的物体，物距为(a) 14.3mm，(b) 28.5mm，(c) 45.5mm时拍摄的图像。当物距为14.3mm时，中心区域的透镜可呈现清晰图像；当物体移离微透镜阵列时，外圈的透镜可以呈现清晰的图像。文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.425333

聚苯并恶嗪（polybenzoxazines，PBZs），是一类高性能热固性酚醛塑料。因其优异的热稳定性、力学性能、高的残碳率、优异的阻燃性、低吸水率、几乎为零的体积收缩率，使得PBZs在众多领域都有广泛的应用，例如防腐涂层、电子、航空复合材料、混纺纤维以及合金等。然而，PBZs本身比较脆，并且因其高的固化温度（通常为180-250 ℃）而导致加工性差。此外，常规的制备工艺例如挤出和熔融都十分难制备复杂的PBZs结构，这也极大地限制了其进一步的应用。3D打印技术是一种创新性的材料加工技术，可突破材料限制实现传统加工方式难以制备的三维复杂结构。在众多3D打印技术中，基于光聚合的面投影微立体光刻（PμSL）3D打印技术因其制备的结构具有高精度和微小的细节尺寸的特点而广受关注。进一步地，通过将上述光固化3D打印技术与热固化处理相结合，可有效实现具有复杂三维结构的高性能功能化器件。基于上述背景，南洋理工大学胡晓课题组设计并合成了低粘度的可光固化苯并恶嗪（Benzoxazine，BZs），并使用PμSL 3D打印技术实现了三维复杂结构的成型。初步研究结果表明，制备所得的双固化PBZs具有很高的玻璃化转变温度Tg （264 ℃）和弯曲模量（4.91 GPa），且通过使用高精度PμSL打印设备（nanoArchS140，摩方精密）和热处理可对该体系的PBZs进行复杂三维结构的制备。这些发现都极为有利地推动了可光固化3D打印BZ材料的设计，并为高效制造高性能热固性材料以满足各种高要求的工程应用提供了一种新途径。该研究成果，以“The molecular design of photo-curable and high-strengthbenzoxazine for 3D printing”为题发表在Chemical Communication上。原文链接：https://doi.org/10.1039/D0CC07801H图1.(a) 合成路线；(b) BZ-C2, BZ-C5和BZ-BA粘度与剪切速率的对比曲线； (c) BZ-C2 和BZ-C5 在稀释的三氯甲烷溶剂中的UV吸收光谱；(d)PBZ-C2在不同温度下固化的DSC曲线；(e) 光固化BZ-C2/C5和PBZ-C2/C5 在N2气氛下TGA （热重分析）。图二 (a) 存储模量 (插图:测试样条)；(b) BZ-C2/C5和PBZ-C2/C5 tan ẟ（Tg的指标参数）随温度变化曲线；(c) PBZ-C2和PBZ-C5在不同温度下热固化的弯曲应力-应变曲线；(d)光固化BZ和PBZ的开环实验机理以及相应的网络结构示意图。表一使用摩方精密nanoArch S140设备打印的不同3D结构热处理前后的尺寸变化。

柔性电子作为一种新兴的电子技术，以其独特的柔性/延展性（弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸）和高灵敏特性，在信息、医疗等领域具有广泛应用前景，如电子皮肤、柔性屏、脑机接口等。水凝胶材料以其独有的特性（柔性、导电性、高拉伸性）在柔性电子领域被广泛研究和使用。采用诸如光学光刻、微接触印刷等微纳制造技术可实现图案化水凝胶柔性电子器件的制造，但是上述技术加工步骤复杂、加工成本高、幅面较小，难以实现复杂三维结构信号强化效应。微纳3D打印技术很好地平衡制造成本、加工精度和幅面的问题，可快速制造并成型任意形状和定制设计的水凝胶跨尺度结构，而且，对水凝胶进行图案化设计可进一步提高柔性电子器件的灵敏性；同时通过对水凝胶的性能诸如自粘附、导电、抗冻等性能的优化，可拓展水凝胶柔性电子的应用范围，如自粘附电子、极端温度环境工作的柔性器件等。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与上海交通大学郑平院士合作，基于面投影微立体光刻技术，采用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，通过引入粘附性的光固化单体及材料配比优化，设计了水凝胶诸如强粘附性、导电性和抗冻性等性能。通过水凝胶的结构设计提高运动信号监测的应变灵敏度，实现宽范围的运动信号传感。作者设计3D打印水凝胶柔性电极采集人体的肌电信号，将水凝胶柔性电极采集的肌电信号作为用户界面控制机械手的同步运动，以准确的完成弹奏不同音符的动作，甚至可以控制-80℃低温环境下机械手的运动。该工作引入微尺度3D打印技术使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂人机接口的快速制造成为可能。文章以“3D printed super-anti-freezing self-adhesive human-machine interface”为题发表在Materials Today Physics上。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2021.100404该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等基金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArch S/P140）原理及水凝胶材料设计，利用共价键交联和氢键网络结合优化水凝胶性能图2 3D打印水凝胶诸如超拉伸、强粘附、抗冻等性能设计图3 基于面投影微立体光刻技术加工跨尺度结构的水凝胶制备高灵敏度的应变传感器，用于监测宽范围的人体运动信号图4 基于面投影微立体光刻技术加工水凝胶用于肌电信号的采集，将采集的肌电信号作为人机接口控制机械手的同步运动，以完成弹奏不同音符、甚至低温环境的动作控制

3D打印结构在特定的环境和激励下，其特性及功能随着时间的改变而发生变化，被称之为4D打印技术。形状记忆聚合物作为实现4D打印的关键性材料之一，可在一定条件下变形固定后，通过热、光、电、磁等外部条件的刺激，主动恢复其初始形状。近年来，形状记忆聚合物的4D打印在软体机器人、生物医疗、航空航天、柔性电子等领域的广泛应用，受到了国内外学者的广泛研究和关注。近日，湖南大学王兆龙、段辉高教授与南方科技大学葛锜教授合作，基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArchS140，开发了一种能够同时实现变形变色的形状记忆聚合物体系，设计制造了精度高达20μm的特征结构，该材料体系用于二维码和多级防伪图案的高精度制造，实现了多重加密和特定温度区间的信息显示，并有望用于数据加密、智能防伪等领域。这项工作为构建功能化的4D打印提供了新的材料体系，还激发了数据加密和防伪的新方法，有利于拓宽4D打印技术的应用范围。相关成果以“Color-Changeable Four-Dimensional Printing Enabled with Ultraviolet-Curable and Thermochromic Shape Memory Polymers”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c02656该工作得到了国家自然科学基金、湖南省优秀青年基金、广东省重点研发计划，长沙市科技局等资金支持。图1 面投影微立体光刻技术（摩方精密，nanoArchS140）原理和材料设计图2 基于面投影微立体光刻技术制造高精度(20μm)和复杂3D结构，3D打印结构具有快速颜色响应和变色循环稳定性图3 基于面投影微立体光刻技术制造的3D结构的形状记忆行为，具有优异的变形变色能力图4 基于面投影微立体光刻技术加工QR码和多级防伪图案，在室温下隐藏可见信息，并通过加、解密、再加密等步骤和形状颜色恢复过程实现信息的可视化，实现多重加密和特定温度区间的信息显示。

电化学储能是能源革命的关键支撑技术，是推动全社会绿色低碳发展、实现碳中和目标的重大战略需求。水系锌离子电池具有成本低廉、生态友好、体积能量密度高、安全性高等优点，被认为是极具前景的大规模储能体系。然而，锌负极存在枝晶生长、不可逆副反应等问题，这严重制约了锌离子电池的发展。锌负极表界面对锌离子电池性能具有重要的影响，目前的研究多集中在化学（电解液添加剂）或材料层面（界面涂层修饰），电极功能结构的精准设计和可靠制造是对化学和材料研究的重要补充。通过微纳尺度先进制造技术优化电极结构的尺寸、结构和空间排布有望从制造学科角度为提高锌离子电池性能开辟新的途径。近日，湖南大学段辉高教授、张冠华副教授、张夏楠等人突破传统锌负极优化策略，提出“多功能3D结构电极”新思路，借助跨尺度高精度3D打印技术（摩方精密，nanoArch P140）和化学沉积/电沉积技术成功实现结构功能一体化锌负极的可靠制造。多级金属点阵结构的3D通孔结构和超亲水表面能够有效调控电极电场分布，实现诱导锌金属优先沉积到点阵通孔结构内侧，保证点阵电极表面锌均匀沉积。通过电极在电解液中的电流密度分布模拟和锌沉积/剥离过程的原位显微观察证实3D Ni-Zn微点阵电极具有更低的锌成核过电位、更多的成核位点、更均匀的局域电场分布、更高的可逆锌沉积/剥离效率。此外，由3D Ni-Zn微点阵负极和聚苯胺插层的氧化钒正极组装而成的全电池表现出了优异的电化学性能。这种具有有序3D通孔结构的导电金属微点阵为开发其它高性能金属(如Li,Na, K, Mg, Al)电池提供了新的思路。相关成果以“3D-printed multi-channelmetal lattices enabling localized electric-field redistribution fordendrite-free aqueous Zn-ion batteries”为题目发表于能源材料与器件领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》。原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202003927上述工作得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、中央高校基础研究基金、长沙市科技局基金等资金支持。图1. 3D Ni-Zn微点阵结构制备流程示意图图2. 3D Ni-Zn微点阵电极相关表征图3. 由3D Ni-Zn电极所制备的对称电池和半电池性能图4. 2D Ni-Zn、3D Ni-Zn电极的电解液中电流密度分布仿真以及循环后的超景深显微镜图片和相应高度云图图5. 在2D Ni、3D Ni电极表面沉积不同容量锌的SEM照片与相应示意图图6. 与PVO正极材料相匹配的全电池性能

北京时间3月3日，2021年全球光电科技领域最高奖“棱镜奖（Prism Award）”最终获奖名单颁布，重庆摩方精密科技有限公司的超高精密3D打印系统microArch S240荣获2021年度该世界级大奖。今年由于疫情原因，改为线上颁奖，本次评选有来自18个国家的149家企业进行角逐，所颁奖项分为生命科学、制造业、医疗器械、软件等十大类别，每个类别有且仅有一位获奖者。其中，摩方精密的超高精密3D打印系统“microArch S240”凭借过硬的技术，最终赢得“制造业”类别大奖。决赛中与重庆摩方精密竞争的，是两家著名美国工业上市企业nLight和IPG，这是中国企业第一次凭借本土原创精密制造技术的领先性，获得此奖项。棱镜奖是国际光学工程学会（SPIE）联合Photonics Media于2008年创立，是目前全球光电行业的最高奖项。该奖项由SPIE和Photonics Media共同赞助，杜绝商业运作，具有极高的科技权威性。棱镜奖是年度国际竞赛，旨在鼓励市场上最好的新型光学和光子学产品，以及在光学，光子学与成像科学领域中具有创新突破，并通过光学技术解决现存问题，改善现有技术，并提升生活质量的新发明与新产品，素有光学界的奥斯卡之称。决赛入围者和获胜者由国际专业评审团选出，评审团包括来自全球的技术专业人士，企业高管及金融专家。本次获奖的microArch S240，是摩方第二代系统，S240具备更大的打印体积（100mm×100mm×75mm），打印速度提升最高10倍以上，能够生产更大尺寸的零部件，或实现更大规模的小部件产量。同时，在打印材料方面，S240支持高粘度陶瓷(≤20000cps)和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料，极大满足了工业领域制造对产品耐用的需求，也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。部分打印样件图：（一）微流控芯片（二）火柴对比视角下的北京鸟巢体育馆（三）仿生微针结构重庆摩方精密科技有限公司成立于2016年，是目前全球唯一能够生产制造打印精度达2微米超高精密3D打印系统的企业，并实现全球产业化。在此领域，摩方在全球没有仿制对标他人，而是走在全球最前沿，是被追赶的对象。2018年6月至今，已为全球超过25个国家、500家以上的企业/院所提供了超高精密的3D打印设备、材料和打印服务。在工业领域，全球最大的眼科医疗器械厂商Alcon，全球最大的连接器厂商泰科TE，全球最大规模的医疗卫生企业Johnson & Johnson，以及Facebook，HRL，Apple，Merck, Intuitive Surgical，Stryker等世界尖端企业均已采购摩方的系统或服务。（美国强生公司Johnson & Johnson采用摩方设备现场照片）摩方超高精密3D打印系统及服务也出口至日本SDK等著名知名企业及院校，中国企业出口超高精密基础制造系统至日本客户，尚非常罕见，充分说明摩方在这一领域全球范围内的优势。在科研领域，我国众多知名大学，包括清华大学，北京大学，南京大学，北京航空航天大学，北京理工大学，上海交通大学，浙江大学，香港城市大学等均已采购摩方设备。国际范围内，包括日本东京大学，早稻田大学，德国德累斯顿工业大学，英国诺丁汉大学，新加坡南洋理工，阿联酋Khalifa等众多知名院校均也采购了摩方的系统。（英国诺丁汉大学采用摩方设备现场照片）

柔性可拉伸电子器件具有可弯曲、可拉伸和可扭曲的优异力学特性，其在生物医学工程、机器人技术、人机界面等各个领域的应用重要性日益凸显。常见制备方法一方面是开发本征可拉伸的导电材料，例如掺杂导电纳米材料的软弹性体、导电聚合物和水凝胶等。但是，这些新型材料通常电导率较低、机电稳定性能较差和易对实际应用中的电信号造成干扰。另一方面则是通过构建如平面蛇形等几何结构来提升传统导电材料（包括金属等）在力学服役下的最大可拉伸应变。虽然以上两种（结合）方法都已有大量报道，然而大部分的可拉伸电子受限于加工方式的难度，制备的结构大多集中在二维平面尺度，限制了可拉伸电子在三维方向的应用扩展。近日，香港城市大学机械工程学系陆洋，南方科技大学葛锜与西安电子科技大学高立波等合作报道了一种相对便捷、灵活和可批量制造的可拉伸微电子的高精度制作方法。通过利用摩方精密开发的基于面投影微立体光刻（PμSL）的3D打印技术（nanoArch P130, S140, BMF Precision, Shenzhen, China），实现了一种通用的微加工工艺，可以以2μm的高分辨率获得以前无法实现的复杂3D几何形状。后续结合磁控溅射工艺，可制备3D导电结构，该结构具有出色的可拉伸性（~130％）、贴合性、稳定的导电性（在100％拉伸应变下电阻变化小于5％），以及循环载荷下的稳定性。与2D结构相比，3D微结构具有紧凑的几何形状，并且其可以在平面外自由变形的特点使适应更大的拉伸应变成为可能。图1. 基于面投影微立体光刻（PμSL）3D打印的可拉伸微电子的制作过程：3D几何设计、PμSL 3D打印、磁控溅射导电金属薄膜、组装和应用此外，利用基于PμSL的3D打印技术可以制作高度复杂几何结构的优势，该方法可实现集成电路的一体化制造。例如，研究者们制造了由三维可拉伸微结构连接的复杂三维电容式压力传感器阵列。凭借其结构设计高通量性、加工方式便利性和器件制造一体化性，该研究成果在集成3D可拉伸电子系统上显示出巨大的应用潜力。图2. 三维可拉伸导电微结构的力学和电学鲁棒性测试：拉伸、弯曲、循环和面外压缩加载下的电阻变化图3. 3D打印三维可拉伸电子网络结构表征和变形能力测试图4. 三维可拉伸电容式压力传感器阵列示意图、细观实物图和性能测试结果该项研究成果获得深圳市科创委基础研究项目支持，以“Three-Dimensional Stretchable Microelectronics by Projection Micro Stereolithography (PμSL)”为题发表于新一期国际知名期刊《ACSApplied Materials & Interfaces》（香港城市大学王月皎博士生为第一作者）。文章链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c20162

近日，受水母听石结构对超低频声信号响应灵敏的启发，中北大学王任鑫副教授、张文栋教授课题组开发了一种新颖的压阻式仿生矢量水听器（OVH），其核心敏感结构为顶端集成空心球体的仿生纤毛（密闭中空球外径1mm，内径530μm，直杆粗350μm，高3.5mm），基于摩方精密PμSL 3D打印技术（nanoArch P130，光学精度2μm)制备而成。OVH接收灵敏度达-202.1 dB@100 Hz(0 dB@1 V/μPa)，工作频带为20-200Hz，OVH的平均等效声压灵敏度达到-173.8 dB，能耐10 MPa静水压力，显示出OVH在低频水声探测的应用潜力。该成果以“Design and implementation of a jellyfish otolith-inspired MEMS vector hydrophone for low-frequency detection”为题发表在Microsystems & Nanoengineering上。https://doi.org/10.1038/s41378-020-00227-w图1 工作示意图仿真分析OVH敏感微结构梁上的应力分布，OVH的最大应力高于之前研制的LVH、CuVH和WIVH。图2 敏感微结构梁上应力的仿真图3 OVH十字梁敏感微结构的MEMS工艺流程图MEMS工艺流程如下：1SOI上热氧化2第1次光刻，刻蚀氧化硅，剩余40nm3离子注入B，形成轻掺杂压阻区4第2次光刻，离子注入B，形成重掺杂区5去除表层氧化硅，退火，修复晶格，激活杂质6溅射金属，第3次光刻，腐蚀，合金退火，形成欧姆接触7第4次光刻，正面浅刻蚀，形成纤毛粘接槽8第5次光刻，正面刻蚀硅器件层，直至埋氧层，得到十字梁结构9第6次背面光刻，背面刻蚀氧化层、硅衬底层及埋氧层，释放十字梁结构图4 OVH的实验测试结果图4.a-4.c可以清楚看到十字梁微结构以及与听石状纤毛。3D打印的听石状纤毛形状完好，可以与十字梁微结构对准集成。图4.d-4.e为MEMS水听器的接收灵敏度-频率响应曲线和OVH的100 Hz指向性图。图4.f-4.h为对OVH进行的耐静水压力测试，验证了OVH能在10MPa水压力环境下正常工作。需要指出的是，基于摩方精密公司PμSL 3D打印技术制备的听石状纤毛形状和参数可调控，且制备的密闭中空球可承受10MPa静水压力，这一结果有望进一步将PμSL 3D打印技术拓展至其他水下传感器的应用。

自然界中的生物体为了能够很好地适应外界环境，在不断进化中拥有了自己独特的能力。早在宋代就有诗词“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”，此句描述的是“荷叶效应”——荷叶表面因其特殊排列的微纳米结构而表现出对水的排斥，这种现象被称为超疏水现象。由于具有超疏水结构的表面在自清洁、抗腐蚀、流动减阻、油/水分离、微反应器和液滴操纵等领域具有较强的应用潜力，因此，通过“师法自然”的方法来设计和制备具有超疏水结构的仿生表面这一研究领域近年来发展迅速。科研工作者们已经研究开发了许多制备具有超疏水性质的表面的方法，然而想精确制备具有复杂形状的仿生微结构并不容易，此外通过单独控制微结构的尺寸来精确控制表面的亲疏水性质也极其重要。近日，湖南大学王兆龙课题组受弹尾虫表面超疏水特性的启发，使用摩方精密PμSL 3D打印技术（nanoArch® P140）制备了具有微蘑菇结构阵列的超疏水表面，液滴在该表面的接触角达到了171°，并且展现花瓣效应，实现了微滴的定向转移、可控融合以及微液滴化学反应器的制备。相关成果以“3D-Printed Bioinspired Cassie–Baxter Wettability for Controllable Micro-droplet Manipulation”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces。其中论文的第一作者为湖南大学机械与运载工程学院硕士生尹球，共同第一作者为上海交通大学博士生郭晴以及湖南大学王兆龙助理教授，共同通讯作者为湖南大学王兆龙助理教授，段辉高教授及上海交通大学郑平院士。图1 仿生超疏水结构的设计及制备。（A-C）弹尾虫光镜图及其表皮结构的扫描电子显微镜图；（D-E）面投影微立体光刻3D打印技术原理图；（F-H）3D打印平板、圆柱以及微蘑菇结构的的浸润性对比；（I）花瓣效应。图3. 通过精确控制微蘑菇的茎的直径（d）、高度（h），蘑菇头的直径（D）、高度（H）以及相邻蘑菇的间隙（G）可控调节表面的润湿性。要点：研究中受弹尾虫表面具有微蘑菇结构阵列的启发，设计并制备了具有微蘑菇阵列的表面。上述表面由nanoArch® P140微尺度3D打印设备加工，使用材料为GR树脂，打印层厚为2 μm。由于该加工设备的灵活性，研究者对微蘑菇结构的物理特征实现了极高的可控性：蘑菇头的直径（D）从60~400 μm变化，蘑菇头的高度（H）从0~50 μm变化，蘑菇茎的高度(h)在50~400 μm变化，蘑菇茎的直径(d)在40~100 μm变化，相邻蘑菇的间隙在50~300 μm变化。通过精准控制微结构的尺寸和间隙等物理特征参数对表面的浸润性实现了可控调节：液滴在其表面上的接触角可以从55°~171°变化。通过控制微蘑菇的高度有效调控表面与水滴的粘附力在71 μN~99 μN之间变化。其中相关机理则采用介观格子玻尔兹曼方法予以揭示。图4. 通过格子--玻尔兹曼方法揭示相关机理图5. 3D打印制备的超疏水微蘑菇结构应用于（A）微液滴化学反应；（C）液滴无损转移；(D-F)液滴的可控融合；(B)不同结构表面对水滴的粘附力。在此基础上，团队利用制备的仿生超疏水表面实现了微液滴的定向转移和可控融合，搭建了可用于微液滴化学反应的反应台。相关研究成果在生物医疗、分析化学以及微流控等领域具有重要的应用前景。

用于精密原型件、功能部件制造的摩方PμSL技术3D打印机，是一种无需模具的精密自由成型增材制造方法。可以替代传统精密注塑成型进行小批量生产，快速实现原型、功能件验证。摩方PμSL超高精密3D打印机拥有全球领先的超高打印精度（2μm/10μm/25μm），高精密的加工公差控制能力（±10μm/±25μm/±50μm），配置韧性树脂、硬性树脂、耐高温树脂、生物树脂等打印材料，使得摩方3D打印系统可直接成型精密塑料结构件和功能器件，无需再经过抛光、打磨、喷涂等后处理工艺。以下为部分工业案例分享：01大型连接器 打印设备  S240 打印材料  HTL 特 点  ·整体大小：模型整体尺寸为80*75*5 mm³，其上含有2864个异形pin孔结构，孔最小特征为0.15 mm·模型采用20μm层厚打印，细节尺寸的公差在±25μm内；其精度可媲美精密注塑02内窥镜端座 打印设备  P140 打印材料  HTL 特 点  ·整体结构一次成型，无需组装·包含多处薄壁结构，包括长度4mm，壁厚70μm的3条管道结构·快速成型，可实现短时间内小批量定制·样件细节公差保持在±0.025mm03CPU插座 打印设备  S140 打印材料  HTL 特 点  ·总共2170个梯形截面的小孔，小孔边长为0.3-0.65mm·每个小孔中均含有微小的突变台阶结构·样件细节公差保持在±0.025mm04微流控芯片模具 打印设备  S240 打印材料  HTL 特 点  ·整体尺寸：88 × 35 × 1.6 mm³·含有外凸的管道结构，凸出高度为0.06mm，管道宽度为0.2mm·能达到很好的表面质量和很低的表面粗糙度

疫情之下，2020年摩方超高精度微尺度3D打印设备全球销量不降反增，尤其2μm打印精度设备S130远销欧美，其中包括美国汽车和航空领域、德国能源与生命科学领域的知名企业，以及美国、德国、英国等著名高校。（S130设备装机图）（S130部分案例图）nanoArch S130是BMF摩方可以实现超高精度的微尺度3D打印系统，拥有2μm的超高打印精度和5μm的超低打印层厚，可以兼顾微尺度和宏观样件的打印，从而实现超高精度大幅面的样件制作，非常适合高校和研究机构用于科学研究及应用创新。S130采用的是面投影微立体光刻（PμSL：Projection Micro Stereolithography）技术。该技术使用高精密紫外光刻投影系统，将需打印图案投影到树脂槽液面，在液面固化树脂并快速微立体成型，从数字模型直接加工三维复杂的模型和样件，完成样品的制作。该技术具备成型效率高、打印精度高等突出优势，被认为是目前最有前景的微纳加工技术之一。nanoArch S130部分应用案例：案例一中科院沈阳自动化所刘连庆研究员课题组《ACS Applied Materials & Interfaces》：利用气泡作为微型机器人实现零件的操纵和装配。文章链接：中科院沈阳自动化所刘连庆研究员课题组：利用气泡作为微型机器人实现零件的操纵和装配案例二哈利法大学张铁军教授团队《Soft Matter》：利用微尺度3D打印和矿物涂层技术助力功能性微流控研究。文章链接：《Soft Matter》：利用微尺度3D打印和矿物涂层技术助力功能性微流控研究案例三西南科技大学李国强教授课题组《Chemical Engineering Journal》：精密3D打印构建仿生麦芒分级系统用于高效雾水收集。文章链接：西南科大仿生微纳精密制造团队：精密3D打印构建仿生麦芒分级系统用于高效雾水收集

近年来，柔性电子在可穿戴设备、电子皮肤等众多应用中扮演着越来越重要的角色，以水凝胶为基质设计的柔性电子由于其良好的导电性、柔性以及生物相容性等特点受到广泛的关注，在柔性传感器、柔性能源器件及人机接口等方面表现出广阔的应用前景。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和定制设计的结构，为以水凝胶基质设计的柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。结合3D打印技术，并对水凝胶进行诸如超抗冻、超拉伸、导电等性能设计，在一定程度上拓宽了水凝胶的功能和应用范围。近日，湖南大学王兆龙助理教授、段辉高教授与上海交通大学郑平院士等人合作，该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S/P140，开发了一种能够耐受-115℃极高导电能力的水凝胶体系，实现了极低温条件下的可穿戴设备运动信号检测及脑电信号高精度采集。文章以“3D Printed Ultrastretchable, Hyper-Antifreezing Conductive Hydrogelfor Sensitive Motion and Electrophysiological Signal Monitoring”为题发表在Research（Volume 2020 |Article ID 1426078）上。其中，王兆龙助理教授及硕士研究生陈雷为共同一作。基于面投影微立体光刻技术制造水凝胶结构，首先，作者通过计算机辅助设计（CAD）软件生成的3D模型按照特定层厚切片为一系列平行的二维数字图像，然后，这些切出来的2D图案被传输到DMD芯片上，DMD芯片通过2D图案的形状调节其上照射的紫外光（LED，405nm）。具有相应定义的2D图案的成形紫外光通过一个缩小透镜，该透镜将2D图像投影到具有缩小特征尺寸的水凝胶前体溶液上。图案化的紫外光照射将会使水凝胶前体溶液在相应区域发生局部聚合反应并成型附着在打印平台上。再控制降低打印平台，紫外光投影照射继续打印下一层。这个过程反复进行，直到整个水凝胶结构被制造出来（图1）。研究者引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，将不溶于水的TPO-L均匀分散在水中，提高光引发剂引发效率，结合光固化3D打印nanoArchS/P140设备的离型膜的快速离型，大大提高水凝胶的光固化速度；利用纳米羟基磷灰石与水凝胶高分子链之间形成强烈的物理作用，从而提高3D打印水凝胶的拉伸性（2500%），并进一步提高其机械强度；三元醇和高浓度离子盐的协同作用赋予了水凝胶极佳的导电性和抗冻性（-115℃左右），3D打印水凝胶在极低温情况下仍然能够完成拉伸、弯曲和扭转的动作，并具有一定的低温导电性（图2）。图1 基于面投影微立体光刻技术的水凝胶加工过程图2 水凝胶的力学、电学和抗冻性能设计优异的机械性能和良好的导电性能使其3D打印水凝胶能够作为应变传感器用于识别包括手指弯曲、发声及吞咽等人体运动信号（图3）；水凝胶还可作为柔性电极检测和采集诸如人睁、闭眼时的脑/眼电信号（EEG/ EOG），当志愿者在闭上眼睛并放松时，脑电信号显示出明显的α波（8~13Hz），当志愿者睁开眼睛并积极思考时，脑电α波即刻消失并逐渐向β波（14~30Hz）方向移动。与当前最精确的传统脑电信号采集装置对比实验表明，新体系水凝胶可以准确采集大脑中的脑电信号，反映大脑活动的整体信息，显示出在人机交互，特别是低温领域的脑机接口等方面的应用潜力（图4）。图3 柔性应变传感器应用图4 水凝胶柔性电极脑机接口应用总而言之，本研究基于面投影微立体光刻技术，引入亲水性的三元醇作为光引发剂TPO-L的良性溶剂，利用纳米羟基磷灰石提高拉伸性，并结合高浓度的离子盐和三元醇作为导电介质和抗冻剂，使得所开发的水凝胶体系具有优异机械、导电和抗冻性能，并且可作为柔性应变传感器实现对人体运动和微弱信号的实时监控，同时可进一步用作脑机接口，准确采集大脑中的脑电信号，包括α、β波以反映大脑活动的整体信息。本文提出的水凝胶在电子皮肤、人机交互甚至极低温情况下的可穿戴设备中具有良好的应用前景。未来，微尺度3D打印技术的加入使得复杂3D结构多功能柔性电子和复杂脑机接口的快速制造成为可能。原文链接：https://spj.sciencemag.org/journals/research/2020/1426078/

工业机器人已被广泛应用于制造和组装，但是在微观尺度上，大多数组装技术只能将微模块简单的排列在一起，很难将其装配在一起形成一个不易分散的实体。近日，中国科学院沈阳自动化研究所刘连庆研究员领导的微纳米机器人课题组利用激光产生和控制的气泡作为微型机器人，将不同形状和功能的微小零件装配在一起。这些微小零件是通过PμSL 3D打印技术（摩方精密，nanoArch S130）制备而成。在这项研究中，表面气泡充当芯片上的微型机器人。这些微型机器人可以移动、固定、抬起和放下微型零件，并将它们集成在一起，形成紧密连接的实体。以燕尾形零件的装配过程为例（图1），气泡机器人首先将带有榫舌的微型零件抬起，而后另一个移动微气泡机器人将带有卯眼的微型零件移动至指定的位置，原先的微气泡在激光关闭后缓慢消失从而使得榫舌结构插入卯眼中。用此方法装配的微型零件可以作为一个整体运动而不会分离。类似地，将不同类型的零件整体组装可以得到不同的结构，例如齿轮、蛇形链条和车辆，然后由气泡微型机器人驱动它们以执行不同形式的运动。这种组装技术既简单又有效，有望在微操作、模块化组装和组织工程中发挥重要作用。该工作以“Integrated Assembly and Flexible Movement of Microparts Using Multifunctional Bubble Microrobots”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。https://doi.org/10.1021/acsami.0c17518图1. 装配过程和实验系统示意图。A) 燕尾形零件的装配过程。B) 系统的示意图。 当激光照射在非晶硅表面时，由于光热效应，在固液界面处会产生一个气泡，并可在激光的控制下进行移动。当气泡产生在微模块的底部时，气泡可将微模块抬起。本研究利用气泡产生过程快而溶解过程慢的特点，先控制一个气泡将微零件抬起，然后利用第二个气泡移动另一个微零件。当第一个气泡缓慢消失时，第一个零件缓慢落下，两个微零件能够装配在一起。利用气泡对微零件的三维操作能力，将二维组装变为三维装配。利用不同形状的微零件，可以得到齿轮（图2）、链条（图3）和小车（图4）等不同的结构，这些结构在气泡的驱动下可以进行多种灵活的运动。图2. 齿轮结构的装配过程及运动 图3. 链条结构的装配过程及运动图4. 小车结构的装配过程及运动 总而言之，该研究利用微小气泡作为机器人，对微零件进行抬起、移动、固定等操作，并利用气泡机器人的三维操作能力，将多个零件装配成整体，提供了一种新的微尺度操作和装配技术。（以上相关介绍内容由中科院沈阳自动化所微纳米机器人课题组代利国博士提供）上述研究工作涉及的PμSL微尺度3D打印技术由摩方精密提供，因此摩方公司就这一创新型成果对中科院沈阳自动化所微纳米机器人课题组进行了更进一步的补充访谈，以下为部分内容：1、BMF：请问利用气泡作为微型机器人来操纵微型零件有哪些优势？潜在的应用有哪些？代博士：气泡作为微型机器人，可以对单个的零件进行多种形式的操作，特别是可以控制微模块的三维姿态，这是其相比于其他微纳操作技术的优势。其可以用于操作细胞、颗粒和微模块等，在生物医学、组织工程等领域都有应用前景。2、BMF：请问在这次研究中，为什么采用微尺度3D打印的制备方式？代博士：我们设计的零件包含各式各样的微米尺度接头，比如燕尾形的榫舌和卯眼等，其中最小细节尺寸30μm，并且这些结构有尺寸配合的要求。摩方公司的3D打印技术可以很好的满足我们的要求，尺寸和形状都可以按照设计进行灵活加工，误差也在可控范围内。此外，面投影光刻3D打印技术可以批量化快速制作零件，有助于实验的顺利完成。

对于生物医学领域的多个应用场景（心血管手术、支气管手术等），小型软连续体机器人都展现了其巨大的应用潜力（图1a）。然而，现有的连续体机器人却在驱动选择方面经历相应的瓶颈期，其难以同时拥有小尺寸、柔顺驱动、大转角以及高精度操作等特性，因而在一定程度上限制了其在体内某些狭长受限环境下的广泛应用。而传统的加工制造方法不能很好的实现驱动方式综合性能的改善。近日，香港城市大学生物医学工程系申亚京教授带领的研究团队开发了一款毫米级的软连续体机器人（图1），其在线控和磁场的混合驱动模式下同时拥有大转角和高精度操作能力。为了实现毫米级外形尺寸的混合驱动，该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch P140打印出超薄的镂空型机器人骨架（长度30mm，外径3.0mm，壁厚300μm），并在薄壁上形成150μm的贯穿孔用于腱索的布置。此外，该团队通过在机器人骨架外表面涂覆铁磁弹性体薄层（100~150μm）来获得磁响应性能。所提出的混合驱动软连续体机器人能实现约100°的大角度导向以及高精度（静定位精度低至2μm，动态跟踪精度低至10μm）的微操作。该成果以“Millimeter-scale Soft ContinuumRobot for Large Angle and High Precision Manipulation by Hybrid Actuation”为题发表在Advanced Intelligent Systems上。https://doi.org/10.1002/aisy.202000189在该工作中，所研发的毫米级软连续体机器人整体示意如图1所示。图一b左上角展现了机器人在目标区域—狭长受限环境内的导向能力。其中，线控功能由两对拮抗型腱索的拉紧/放松策略来实现，而磁驱性能则来自于弹性表皮中定向排列的铁磁颗粒在外加磁场中受力/力矩导致的偏转。在微尺度3D打印技术的加持下，该连续体机器人拥有较大的中空腔体，这一特性为后续多种微创手术器械的携带创造了条件。图1. 毫米尺度软连续体机器人整体示意图。先使用摩方精密（BMF）nanoArch P140打印出超薄的镂空型机器人骨架（长度30mm，外径3.0mm，壁厚300μm），并在薄壁上形成150μm的贯穿孔用于腱索的布置；再通过在机器人骨架外表面涂覆铁磁弹性体薄层（100~150μm）来获得磁响应性能。该混合驱动机器人的大转角导向能力及高精度操作性能验证如图2所示。线驱模式下，软连续体机器人成功在具有多个三维分叉的狭长受限管道内实现了导向行进（如图2a,b）。而在外加磁场的驱动下，该机器人展现了极好的动态跟踪效果（如图2c,d）。图2. 大转角导向能力及高精度操作性能验证受益于线驱模式的大转角导向以及较好的抵抗外力的能力，该软连续体机器人能够在狭窄血管模型中实现病理区域的搜寻（如图3a）。将所携带的微创手术工具递送至前端之后（图3b），该机器人可在外磁场的驱动下实现高精度的微操作（图3c），并进一步完成例如微注射和微切除（图3d）等工作。此外，磁驱模式下，所研发的毫米级软连续体机器人通过携带鼻咽拭子展现了鼻咽采样的现实功能（如图3e,f），其为当前新冠疫情的采样检测提供了新的思路。图3. 生物医学应用场景总而言之，该工作中所提出的结合了微尺度3D打印技术而得到的毫米级软连续体机器人同时具备小尺寸、柔顺驱动、大转角、高精度等特性，其在狭长受限环境下展现了优异的运动操作性能。与此同时，此项工作也为连续体机器人的小型化设计提供了一种新的方法，并将在生物医学工程领域展现更大的应用潜力。

微芯片电化学检测系统（microchip-based electrochemical detection system, μEDS），是一种基于电化学方法与微流控技术的检测平台，其具有高灵敏度、极少试剂消耗、快速检测、可适性高、自动化等优点，常用于现场实时应用场景，比如床边检测等。此类芯片中核心组件是微电极，其检测性能尤为关键。传统的微电极主要是二维或平面式的结构，如环状、带状、平板式。另一方面，具有三维结构的微电极因其更大的反应面积和优异的检测灵敏度已获得越来越多研究学者的关注。微尺度3D打印技术的出现，使得三维微柱阵列电极的实现变得更加便捷、快速、高效。PμSL（Projection Micro Stereolithography，面投影微立体光刻）是一种面投影微尺度超高精度光固化增材制造技术，使用高精度紫外光刻投影系统，将需要打印的三维模型分层投影至树脂液面，分层光固化成型并逐层累加，最终从数字模型直接加工得到立体样件。该技术具有打印精度高、跨尺度加工、成型效率高、制造成本低等突出优势，被认为是目前最具有前景的三维微细结构加工技术之一。图1：PμSL技术原理示意图通过结合软光刻以及金属沉积技术，PμSL微尺度 3D打印技术近期在电化学检测领域取得系列成果。其中的微电极的制备过程大致为：通过PμSL微尺度3D打印技术打印得到三维微柱阵列模具，然后通过PDMS二次翻模得到PDMS材质的三维微柱阵列，最后再经过磁控溅射等金属沉积方式将金属比如金沉积在三维微柱结构的表面作为导电层以形成最终的微柱电极。此外，还可选择性地在电极表面修饰Pt-Pd/多层碳纳米管等其他改性物质以提高电化学检测性能。研究一：基于微柱阵列电极的生物标记物高灵敏度检测研究摘要：微柱阵列电极因其高质量运输、低检测极限以及微型化的特点被广泛用于电化学检测领域。该研究工作阐述了表面镀金的PDMS基微柱阵列电极的制备、数值仿真、表面改性以及表征。9×10的微柱阵列排布在0.09cm2的区域内，其中微柱的高度分别为100 μm，300 μm 和500 μm。微柱阵列电极是使用PμSL微尺度3D打印技术与软光刻相结合的方法制备而得，通过SEM和循环伏安法进行表征测试。实验结果显示，无论扫描速率的高低，高度值更大的微柱有利于提高电流密度。Pt-Pd/多层碳纳米管材料涂覆可进一步提高微柱阵列电极的电化学检测性能。相较于平板式电极，微柱阵列电极的电化学检测灵敏度是前者的1.5倍。高度500 μm的Pt-Pd/多层碳纳米管改性的微柱阵列电极可用于检测肌氨酸（一种前列腺癌的生物标记物），其线性范围和检测极限分别是5-60 μM 和1.28 μM。这个检测范围覆盖了肌氨酸在人体组织的浓度区间（0-60 μM）。因其更高的微柱高度和更大的比表面积，微柱阵列电极比平板式电极获得了更好的检测性能。该研究工作为高检测灵敏度的微柱阵列电极在低丰度分析物的检测应用提供了有效的指导。图2：微柱阵列电极的制备过程示意图及改性电极和电化学检测中典型的三电极式简易传感装置论文信息：DOI: 10.1039/d0ra07694e.研究二：动态微流体中微柱阵列电极的电化学检测研究摘要：高集成度、高灵敏度、快速分析、极小的试剂消耗等优点促使μEDS备受学术界的关注。微小化的工作电极是μEDS的核心部件，其性能决定了整个μEDS的检测表现。相比于传统的微电极形貌，如带状、环状、圆片状，三维微柱阵列电极因其更大的反应面积，具有更高的响应电流和更低的检测极限。在该研究工作中，采用数值仿真研究了μEDS的检测性能以及三维微柱的形貌和流体的动力学参数，包括微柱的形状、高度以及排列方式和反应溶剂的流速。μEDS的尾端效应在基于预设的电流密度参数下也进行了定量分析。此外，通过结合PμSL微尺度3D打印技术与软刻蚀的方法制备的PDMS基三维微柱阵列电极与微通道集成，用于研究电化学检测。循环伏安法和计时电流法测试的结果表明，实验数据与模拟数据吻合较好。此研究为μEDS的参数设计提供了指导性建议，所使用的方案亦可适用或借鉴于分析和优化基于纳米芯片的电化学检测系统（nanochip-based electrochemical detection system, nEDS）。图3：μEDS和微柱阵列的示意图以及微柱阵列的形貌参数论文信息：DOI:10.3390/mi11090858.上述研究中微柱电极结构模具均采用PμSL微尺度3D打印技术加工，所采用的加工设备均为摩方精密（BMF, Boston Micro Fabrication）公司10 μm光学精度设备P140，其最大打印尺寸为19.2mm (L)×10.8mm (W)×45mm (H)，打印层厚为 10~40 μm。图4：BMF公司10微米系列精度设备P140/S140

图1 液态金属基微点阵力学超材料( https://doi.org/10.1002/smll.202070252)1991年上映的科幻电影《终结者2》描绘了一个能够随意变形，可自我修复的液态金属机器人T-1000，展现了液态金属应用的无限可能。电影中液态金属机器人是邪恶的化身，在实际应用中，液态金属却大有裨益，特别是在小尺度一些精密的应用上，如神经纤维修复和微型机器人。然而直接暴露的液态金属不易操作，且容易腐蚀其他金属，应用不当会带来不良后果，有鉴于此，香港城市大学“纳米制造实验室”的科研团队正在尝试在微观尺度上“驾驭”液态金属，使得其为未来精密应用，特别是金属力学超材料带来更多新的可能。目前的金属微点阵力学超材料具有超轻、高比强度等特性，在无人机机翼、小微型电子器械等器件上具有很好的应用前景。但是，目前这类力学超材料的韧性较差，且在服役过程中容易脆断失效。为了提高韧性，香港城市大学机械工程学系陆洋教授领导的研究团队开发了液态金属-聚合物微点阵力学超材料。该材料不仅有良好的韧性，而且充分利用低温度范围下液态金属的特性，实现了类似科幻电影中复杂形态液态金属的自我修复功能。该项研究成果发表在国际知名期刊《Small》（https://doi.org/10.1002/smll.202004190）。该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S140打印出中空的聚合物外框，壁厚100-300 μm。采用真空液体填充技术在聚合物薄壳中注入液态金属镓（Ga），首次制备了液态金属-聚合物核壳结构的微点阵力学超材料。该材料具有以下特点：良好的断裂韧性图2 液态金属-高分子点阵力学超材料良好的断裂韧性良好的断裂韧性。相比于实心或空心高分子点阵结构，液态金属-高分子点阵力学超材料避免了受压过程中的脆断失效现象。这是由于Ga的存在，阻碍了裂纹在高分子外壳中的扩展，使得该结构在裂纹出现后依然可以承受载荷。形状记忆效应图3 液态金属-高分子点阵力学超材料良好的形状记忆效应 形状记忆效应。得益于Ga较低的固液转变温度（29.7℃），当Ga为固态时，能够完美的保持变形后形状；Ga融化后，该结构又能完美的恢复至原始形貌，表现出形状记忆效应。当采用合理的拓扑结构，该材料被大幅压缩20%后，依然能够完美的恢复。优异的断裂恢复性  图4 液态金属-高分子力学超材料优异的断裂恢复能力   优异的断裂恢复性。即使部分断裂后的液态金属基微点阵结构超材料依然能够基本恢复原始形状，并且能够保持一定的承载性能(≥50%初始强度)。部分断裂的高分子外壳在Ga融化后恢复至原始状态，驱动整体结构恢复至原始形状。综上所述，被3D打印包裹“驾驭”的液态金属核心表现出良好的韧性、形状记忆效应及优异的断裂恢复能力。这种新型的液态金属基微点阵力学超材料有望在生物医疗器械、微电子器件及微型机器人等应用获得巨大的潜力，甚至实现一些以往在《终结者》或者《变形金刚》等科幻电影里才能看到的前沿应用场景。

主题：《3D打印微流控芯片及其在能源与水领域的应用》/《3D Printed Microfluidic Chips for Energy-Water Nexus》时间：2020年11月20日下午3点直播讲师：阿联酋哈利法大学马斯达尔研究院机械与材料工程学副教授  张铁军阿联酋哈利法大学马斯达尔研究院机械与材料工程学博士后研究员  李红霞报告人简介：张铁军教授，阿联酋哈利法大学马斯达尔研究院机械与材料工程学副教授，曾是美国麻省理工学院访问助理教授、伦斯勒理工学院博士后研究员。其领导的跨学科团队主攻微纳米热流体科学及其在太阳能发电与海水淡化、油气开采处理、智能增材制造等领域的应用，现已培养四十多个博士后研究员、博士及硕士研究生。曾主持多个大型国际合作研究项目、管理上千万美元科研经费，其团队与美国麻省理工学院、清华大学、中国科学院、阿布扎比国家石油公司等机构保持着长期科研合作关系；曾获阿联酋国家产学合作研究奖、阿布扎比卓越研究奖、美国国家科学院阿拉伯-美国前沿研究员奖，曾任第四届阿拉伯-美国科技前沿论坛（美国国家科学院、工程院及医学院主办）阿方主席；活跃于多个国际学术组织及技术委员会(ASME/IEEE/ APS/ACS/MRS)，是美国机械工程师学会纳米能源工程(ASME-NEES)指导委员会委员，也是美国材料研究协会2018能源与水纳米材料论坛共同主席。目前已在Nature Energy、Advanced Optical Materials、Journal of Physical Chemistry等期刊发表70多篇论文、申请多个国际专利，也是四十多份国际杂志的审稿人、多个国家的研究项目国际评审专家。 李红霞博士，阿联酋哈利法大学马斯达尔研究院机械与材料工程学博士后研究员。2018年于哈利法大学获得博士学位，师从张铁军教授；期间作为交换学生访问美国麻省理工学院，在方绚莱教授课题组探索先进3D打印技术。此前，于东南大学和浙江大学分别获得学士和硕士学位。研究方向主要关注能源与水等自然资源的开采开发，利用微流控、流动可视化和微纳制备等技术研究多孔介质中多相流和相变过程微观机理，相关研究曾获2018 国际石油研发会展最具科学深度奖。曾提出的岩石微流控器件制备方法已分别申请PCT-GCC国际专利。此外，利用其在蒸发冷凝方面的学术专长，她积极与麻省理工学院、阿卜杜拉国王科技大学、南京大学等合作，研发太阳能海水淡化和污水处理等技术。目前已在国际学术期刊和会议上发表论文30余篇，包括Nature Energy、Joule、ACS Applied Materials &Interfaces、Soft Matter等知名期刊论文，其论文已被引用900多次、H-影响因子10。 报告摘要：能源与水是人类可持续发展的基本要素。水被广泛利用于石油与地热能源开采、化石能源与太阳能热发电，而海水淡化又需消耗大量的能源，以3D打印为基础的先进制造技术有望促进能源与水的低碳高效利用。本次报告将分享3D打印技术在地下能源开采、太阳能驱动水处理等领域的应用前景及科研机遇，并详细介绍如何利用高精度3D打印、表面矿物涂层技术制备新型微流控芯片。结合微流体可视化技术，这些微流控芯片可用于探究多孔介质渗流、相变微观机理，从而协助制定有效的资源采收策略。通过调整多功能表面涂层和三维支架结构，功能化3D打印器件还可被广泛应用于太空资源开采、生物医学、软体机器人等新兴领域。 参加直播报名方法：微信扫码进入，设置“开播提醒” 直播互动有奖：只需在直播过程中进行提问，我们将会择优选出3个问题，在最后的互动问答环节，由报告老师为大家进行解答。同时，优选出的这3位提问观众，每人可获赠1个摩方超高精密3D打印的模型。后期开课嘉宾：王翔经理，1995年毕业于合肥工业大学模具设计与制作专业，在模具行业，连接器行业，和供应链管理领域有超过十年的行业经验。目前在全球连接器行业排名第二位的Amphenol公司担任供应链开发经理，负责亚洲区域新技术和新供应商的导入和管理。陈小明教授，西安交通大学机械工程学院教授，博士生导师。入选国家高层次人才青年培养计划，西安交通大学“青年拔尖人才”支持计划。主要从事智能感知与智能复材设计与制造的研究工作。现主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等多项国家级在Nano energy，Small 等国际高水平刊物上发表论文三十余篇，并参与撰写学术书籍2部。何寅峰教授，2009年毕业于四川大学高分子材料与科学专业，同年获得拉夫堡大学材料学院奖学金，攻读材料科学专业硕士学位。2011年获英国诺丁汉大学工程学院全额奖学金，开始攻读喷墨3D打印材料开发方向博士，并于2015年获得博士学位。2015年至2018年在英国诺丁汉大学增材制造中心从事博士后研究员工作。2018年12月获得诺丁汉大学终身教职。主要研究方向：喷墨多材料3D打印技术及功能材料的开发，通过多材料喷墨3D打印技术实现一体化成型复杂的多功能生物及电子元件。主要应用于多功能体内植入物，控释药物载体打印，电子元件一体成型。

主题：《多功能微尺度增材制造：从3D到4D打印》时间：2020年11月13日下午3点直播讲师：南方科技大学机械与能源工程系 葛锜长聘副教授直播平台：微尺度3D打印云课堂报告人简介：葛锜博士，国家特聘青年专家，南方科技大学机械与能源工程系长聘副教授，博士生导师。2013-2014年在麻省理工学院担任博士后研究员。2016年4月至2019年6月，在新加坡科技设计大学担任助理教授。主要从事研究领域包括：多功能增材制造、4D打印、软材料结构力学、软体机器人等。已在Science, Science Advances, Nature Communications, Advanced Materials等杂志发表论文50余篇，Google Scholar Citation 4400 余次，H-index 24。获得奖励包括：国家特聘青年专家、广东省珠江人才计划引进高层次人才、深圳市海外高层次B类人才等。报告摘要： 3D打印技术因具备快速加工复杂三维结构的能力，广泛应用到航空航天、生物医疗等国民经济领域。通过开发可打印智能软材料、生物材料、导电材料等功能材料而发展起来的4D打印、生物3D打印、柔性电子3D打印等多功能3D打印技术，能够极大地拓展3D打印的应用范围。但是，多功能3D打印的方面仍需要进一步提高打印精度不高、丰富可打印功能材料、以及三维结构设计优化工具。 本次报告将介绍多功能3D打印在3D打印装备、多功能3D打印材料、以及3D/4D打印结构设计等方面的最新进展。具体内容包括，基于微立体光刻技术(Projection Micro Stereolithography - PμSL)的吹气辅助高精度、高效率、多材料3D打印装备开发；大变形光敏形状记忆高分子材料、超大拉伸光敏弹性体、超大拉伸光敏水凝胶、可在处理光敏热固性材料等多功能3D打印材料；基于主动折纸术等方法的4D打印技术。参加直播报名方法：微信扫码进入，设置“开播提醒”直播抽奖：只需发挥创意按照“我认为PμSL技术可以用来打印̷̷”发到直播间讨论区，BMF摩方将选择最具创造性+实际操作可行性的3个点子，赠送3名观众每人1个摩方超高精密3D打印的模型。 微尺度3D打印云课堂后期开课嘉宾：张铁军教授，阿联酋哈利法大学马斯达尔研究院机械与材料工程学副教授，曾是美国麻省理工学院访问助理教授、伦斯勒理工学院博士后研究员。其领导的跨学科团队主攻微纳米热流体科学及其在太阳能发电与海水淡化、油气开采处理、智能增材制造等领域的应用，现已培养四十多个博士后研究员、博士及硕士研究生。曾主持多个大型国际合作研究项目、管理上千万美元科研经费，其团队与美国麻省理工学院、清华大学、中国科学院、阿布扎比国家石油公司等机构保持着长期科研合作关系；曾获阿联酋国家产学合作研究奖、阿布扎比卓越研究奖、美国国家科学院阿拉伯-美国前沿研究员奖，曾任第四届阿拉伯-美国科技前沿论坛（美国国家科学院、工程院及医学院主办）阿方主席；活跃于多个国际学术组织及技术委员会(ASME/IEEE/ APS/ACS/MRS)，是美国机械工程师学会纳米能源工程(ASME-NEES)指导委员会委员，也是美国材料研究协会2018能源与水纳米材料论坛共同主席。目前已在Nature Energy、Advanced Optical Materials、Journal of Physical Chemistry等期刊发表70多篇论文、申请多个国际专利，也是四十多份国际杂志的审稿人、多个国家的研究项目国际评审专家。李红霞博士，阿联酋哈利法大学马斯达尔研究院机械与材料工程学博士后研究员。2018年于哈利法大学获得博士学位，师从张铁军教授；期间作为交换学生访问美国麻省理工学院，在方绚莱教授课题组探索先进3D打印技术。此前，于东南大学和浙江大学分别获得学士和硕士学位。研究方向主要关注能源与水等自然资源的开采开发，利用微流控、流动可视化和微纳制备等技术研究多孔介质中多相流和相变过程微观机理，相关研究曾获2018 国际石油研发会展最具科学深度奖。曾提出的岩石微流控器件制备方法已分别申请PCT-GCC国际专利。此外，利用其在蒸发冷凝方面的学术专长，她积极与麻省理工学院、阿卜杜拉国王科技大学、南京大学等合作，研发太阳能海水淡化和污水处理等技术。目前已在国际学术期刊和会议上发表论文30余篇，包括Nature Energy、Joule、ACS Applied Materials & Interfaces、Soft Matter等知名期刊论文，其论文已被引用900多次、H-影响因子10。王翔经理，1995年毕业于合肥工业大学模具设计与制作专业，在模具行业，连接器行业，和供应链管理领域有超过十年的行业经验。目前在全球连接器行业top 2的企业美国安费诺公司担任供应链开发经理，负责亚洲区域新技术和新供应商的导入和管理。陈小明教授，西安交通大学机械工程学院教授，博士生导师。入选国家高层次人才青年培养计划，西安交通大学“青年拔尖人才”支持计划。主要从事智能感知与智能复材设计与制造的研究工作。现主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等多项国家级在Nano energy，Small 等国际高水平刊物上发表论文三十余篇，并参与撰写学术书籍2部。何寅峰教授，2009年毕业于四川大学高分子材料与科学专业，同年获得拉夫堡大学材料学院奖学金，攻读材料科学专业硕士学位。2011年获英国诺丁汉大学工程学院全额奖学金，开始攻读喷墨3D打印材料开发方向博士，并于2015年获得博士学位。2015年至2018年在英国诺丁汉大学增材制造中心从事博士后研究员工作。2018年12月获得诺丁汉大学终身教职。主要研究方向：喷墨多材料3D打印技术及功能材料的开发，通过多材料喷墨3D打印技术实现一体化成型复杂的多功能生物及电子元件。主要应用于多功能体内植入物，控释药物载体打印，电子元件一体成型。

近期，BMF摩方公司面向全球市场发布第二代超高精密微立体光刻3D打印系统microArch™ S240，该款新机在深圳研发生产，现已开启全球预售。microArch™ S240一直以来，摩方超高精密3D打印系统，以其超高分辨率和微尺度加工能力闻名于业界。那么，microArch S240作为第二代机型，拥有哪些特点呢？首先，S240保持了第一代S140打印机在高精密方面的特点——10μm打印精度，±25μm加工公差。同时，为了更进一步满足客户在精密结构件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求，S240具备更大的打印体积（100mm×100mm×75mm），打印速度提升最高10倍以上，能够生产更大尺寸的零部件，或实现更大规模的小部件产量。在打印材料方面，S240支持高粘度陶瓷(≤20000cps)和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料，极大满足了工业领域制造对产品耐用的需求，也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。microArch™ S240使microArch S240超高精密3D打印机成为理想的科研和工业生产设备，其附加特性包括：①先进的薄膜滚刀涂层技术允许更高的打印速度，使打印速度最高提升10倍以上；②能够处理高达20000cps的高粘度树脂，从而生产出耐候性更强、功能更强大的零部件；③能够打印工业级复合聚合物和陶瓷光敏材料，包括与巴斯夫合作开发的全新功能工程材料。microArch S240技术原理microArch S240基于BMF摩方的专利技术——面投影微立体光刻技术（PμSL）构建，并融入了摩方自主开发的多项专利技术。摩方PμSL是一种微米级精度的3D光刻技术，这一技术利用液态树脂在UV光照下的光聚合作用，使用滚刀快速涂层技术大大降低每层打印的时间，并通过打印平台三维移动逐层累积成型制作出复杂三维器件。因其复杂精密零部件快速成型的特点，摩方PuSL技术成为众多领域原型器件开发验证和终端零部件小批量制备的最佳选择。这些领域包括：电子通讯、微电子机械系统、医疗器械、生物科技和制药、仿生材料、微流控、微观力学等众多领域。“microArch S240 是摩方的一款面向工业批量生产的超高精密3D打印机。”摩方首席技术官夏春光博士说道，“它不但解决了市场上高精密3D打印技术慢的缺陷，同时还极大放宽了精密3D打印对材料的要求，比如拓宽了树脂的粘度范围，树脂中添加纳米颗粒等。因此它极大的推动了高精密3D打印从科研向工业的扩展。”

主题： microArch S240线上新品发布会时间： 2020年10月22日下午3:00-4:00直播讲师： BMF摩方公司亚太区总经理 周建林直播合作：南极熊概述本次直播的主要内容：microArch S240线上新品发布，分享交流会产品特点：首先，S240保持了第一代S140打印机在高精密方面的特点——10μm打印精度，±25μm加工公差。同时，为了更进一步满足客户在精密结构件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求，S240具备更大的打印体积（100mm×100mm×75mm），打印速度提升最高10倍以上，能够生产更大尺寸的零部件，或实现更大规模的小部件产量。在打印材料方面，S240支持高粘度陶瓷(≤20000cps)和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料，极大满足了工业领域制造对产品耐用的需求，也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。参加直播报名办法：△微信扫码进入，设置“开播提醒”直播提纲：①摩方公司介绍②microArch S240 新品介绍③新品推出计划直播抽奖：只需发挥创意按照“我认为摩方新品S240的创新点是***”发到直播间讨论区，BMF摩方将选择最具创造性+实际操作可行性的3个点子，赠送3名观众每人1个摩方高精密3D打印的模型。如果对摩方新品S240感兴趣，可以申请索要资料https://www.wenjuan.com/s/iYBbmaC/△扫码申请摩方微纳3D打印资料

北京时间2020年9月23日，摩方科技(BMF，Boston Micro Fabrication)——超高精密3D打印系统的先行者，在中国西安高新国际会议中心，面向全球市场发布第二代超高精密微立体光刻3D打印系统microArch™ S240。新机S240在深圳研发生产，即日起正式开启全球预售。microArch™ S240一直以来，摩方超高精密3D打印系统，以其超高分辨率和微尺度加工能力闻名于业界。那么，microArch S240作为第二代机型，拥有哪些特点呢？首先，S240保持了第一代S140打印机在高精密方面的特点——10μm打印精度，±25μm加工公差。同时，为了更进一步满足客户在精密结构件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求，S240具备更大的打印体积（100mm×100mm×75mm），打印速度提升最高10倍以上，能够生产更大尺寸的零部件，或实现更大规模的小部件产量。在打印材料方面，S240支持高粘度陶瓷(≤20000cps)和耐候性工程光敏树脂、磁性光敏树脂等功能性复合材料，极大满足了工业领域制造对产品耐用的需求，也为科研领域开发新型功能性复合材料提供支持。microArch S240技术原理microArch S240基于BMF摩方的专利技术——面投影微立体光刻技术（PμSL）构建，并融入了摩方自主开发的多项专利技术。摩方PμSL是一种微米级精度的3D光刻技术，这一技术利用液态树脂在UV光照下的光聚合作用，使用滚刀快速涂层技术大大降低每层打印的时间，并通过打印平台三维移动逐层累积成型制作出复杂三维器件。因其复杂精密零部件快速成型的特点，摩方PuSL技术成为众多领域原型器件开发验证和终端零部件小批量制备的最佳选择。这些领域包括：电子通讯、微电子机械系统、医疗器械、生物科技和制药、仿生材料、微流控、微观力学等众多领域。“microArch S240 是摩方的一款面向工业批量生产的超高精密3D打印机。”摩方首席技术官夏春光博士说道，“它不但解决了市场上高精密3D打印技术慢的缺陷，同时还极大放宽了精密3D打印对材料的要求，比如拓宽了树脂的粘度范围，树脂中添加纳米颗粒等。因此它极大的推动了高精密3D打印从科研向工业的扩展。”“Until now, this coveted combination of quality, strength and resolution had been missing from industrial production, particularly for use cases that require high precision and micron level resolution,”摩方全球总裁John Kawola说道，“With the microArch S240, users can finally make end-use micro parts at speeds that are required for production, with resolution, accuracy and precision that is true to CAD. Smaller parts no longer need to mean bigger headaches or bigger price tags for manufacturers and engineers.”microArch™ S240使microArch S240超高精密3D打印机成为理想的科研和工业生产设备，其附加特性包括：①先进的薄膜滚刀涂层技术允许更高的打印速度，使打印速度最高提升10倍以上；②能够处理高达20000cps的高粘度树脂，从而生产出耐候性更强、功能更强大的零部件；③能够打印工业级复合聚合物和陶瓷光敏材料，包括与巴斯夫合作开发的全新功能工程材料。“The new BMF RG material from the Forward AM Ultracur3D® photopolymer resin line will enable users to achieve ultra-high resolution of their parts,” 巴斯夫医疗和牙科光聚合物业务开发经理Oleksandra Blacka说道， “The microArch™ 240 printer is addressing a market that has previously been unserved. This collaboration will now enable customers, especially in the medical industry, to assemble complex items that were too small to handle on previous printing platforms.”连接器龙头企业安费诺(Amphenol)王翔经理：“高强度材料和大幅面打印尺寸一直是我们希望BMF可以突破的方向，这样可以让我们在研发阶段更加得心应手。”中国增材制造产业联盟李方正博士：“S240的发布是让人期待的，成型尺寸增大、打印效率提高，且适配更多功能性打印材料，将大大拓宽其在工业领域和科研领域的应用。这也是高精密3D打印技术所取得的突破性进展，为微尺度精密器械的制造带来更多机遇。”有关microArch S240的更多信息，请访问www.bmftec.cn/S240网站。有关摩方重庆摩方科技有限公司（BMF，Boston Micro Fabrication）成立于2016年，专注于超高精密3D打印领域，是全球超高精密3D打印技术及精密加工能力解决方案提供商。目前，摩方在新加坡、波士顿、深圳、重庆和东京设有办事处，拥有来自全球17个国家近500家合作客户。有关BMF的更多信息，请访问www.bmftec.cn网站。

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度；  课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776

北京航空航天大学陈华伟教授课题组近期在《Advanced Science》发布最新研究成果“Micro–Nano Hierarchical Structure EnhancedStrong Wet Friction Surface Inspired by Tree Frogs”，其研究工作中涉及的高精密微尺度3D打印技术由深圳摩方材料科技有限公司提供，因此摩方公司就这一创新型成果进行更进一步的访谈，访谈对象为北京航空航天大学陈华伟教授，内容如下：Q1、请问你们课题组主要在做哪方面的科研工作？对高精密3D打印的需求有哪些？陈华伟教授：我们实验室来自北京航空航天大学机械工程及自动化学院，长期从事微纳表界面科学、医工交叉等方面的研究工作。随着现阶段微纳技术和生物科学的快速推进，对功能表面的制备提出了更高的要求，包括材质的多样化、多材质的复合加工、微纳结构的高精度化、多级复杂结构，以及大面积快速制备成型等。3D打印技术作为一种高精度结构成型技术，相比于半导体微纳制备工艺在材料多样性和复杂结构制备上有着更多的选择。AQ2、能概述一下近期发布在《AdvancedScience》的仿生相关研究所取得的突破和进展吗？（开发过程、应用情况、行业影响等）陈华伟教授：长久以来，树蛙脚掌的强湿摩擦特性获得了大量研究者的关注。与壁虎脚掌通过刚毛的范德华力产生粘附摩擦相比，树蛙脚掌受到环境液体或自分泌粘液影响而无法形成范德华力，揭示其界面的强湿粘附机制，对探索微纳流体和界面固-液微纳耦合作用有着重大意义，也为精准医疗器械和可穿戴传感等新兴领域的界面接触研究提供了基础。树蛙常见的湿摩擦解释为，其脚掌在外压力作用下，通过表面沟槽挤排出界面液体，提高固-固接触，增大摩擦，与车轮表面的纹路作用类似，但该原理与树蛙脚掌无外力作用下的强摩擦相矛盾。另一种解释是树蛙脚掌分泌出粘性粘液，能够将脚掌和基底粘合在一起，但通过测量脚掌粘液的粘度，发现其与纯水几乎无差异。树蛙脚掌强湿摩擦之所以难以得到合理的解释，主要原因在于粘液膜处于固-固界面之间，难以直接被观察表征，其尺度又处于微纳米级别，进一步加剧了表征难度。本实验室与清华大学雒院士团队合作，通过薄膜干涉原理，建立了界面纳米液膜原位表征方法，通过实时动态观测薄膜干涉条纹运动，观察到了纳米尺度的界面液膜变化和液膜毛细力对棱柱的变形作用。经过估算，在棱柱和液膜间的固-液相互作用下，棱柱界面可以产生低于200 nm厚度的液膜，可形成7倍大气压吸附力使棱柱紧紧贴合基底表面。这就可说明树蛙脚垫即使在没有外压力作用下，仍能够产生极强湿摩擦。进一步在江雷院士的指导下，揭示了微纳特征结构对界面液膜的调控规律，建立了纳米液膜增强机制。张力文博士为本文第一作者。本研究通过揭示树蛙脚掌利用其微纳多级结构形成的独特界面液膜调控作用，发展出液膜自碎化增效和凹坑自吸附增强效应，通过在界面间形成的纳米液膜的强毛细吸附作用，达到了无外压力下产生强湿边界摩擦的效果。为湿粘附增强提供了一种新的方案，为实现精准医疗、可穿戴传感等领域的接触增强提供了新思路和新方法。AQ3、请问，在该研究过程中，深圳摩方公司的高精密微尺度3D打印技术发挥了什么样的作用？其带来的效果或影响如何？陈华伟教授：传统三维加工工艺，如SU-8光刻或者半导体硅工艺等，适合加工投影类的三维结构，进一步复杂的三维结构也必须限制于能够通过多次投影形状复合，而对球、梯台等非投影类三维结构，则难以通过以上方式制备，限制了微纳理论的推进和仿生科学的研究。3D打印作为一种Bottom-up的制造工艺，不受结构本身形状特征限制，能够有效的解决球、梯台等非投影类三维结构的制备问题。本项研究为了验证粗糙对界面液膜影响，需要将粗糙基底表面放大、简化成微米尺度的密排凸包阵列，3D打印制备方法为此提供了一种有效快速的解决途径。相比于普通3D打印的低精度，BMF提供了2 μm精度的3D打印技术，能够为本实验提供更小尺度、更高精度的实验样品，从而更准确的验证了研究理论的正确性。A论文信息：Micro–Nano Hierarchical Structure Enhanced Strong WetFriction SurfaceInspired by Tree FrogsLiwen Zhang, Huawei Chen*,Yurun Guo, Yan Wang, Yonggang Jiang, Deyuan Zhang, Liran Ma,Jianbin Luo, LeiJiang论文链接：http://dx.doi.org/10.1002/advs.202001125北京航空航天大学陈华伟教授课题组课题组来自北京航空航天大学机械工程及自动化学院，长期从事微纳表界面科学、医工交叉等方面的研究工作，师法自然，从自然中汲取创新灵感，在揭示生/机界面效应规律中首次发现了超湿滑、强湿摩擦及微纳界面流体新现象与新机制，提出了生/机界面创新设计新方法，研制出仿生医疗器械及表面功能化制造设备，成功应用精准医疗器械防粘防滑，发表了国内机械工程学科首篇 Nature；在植/介入、可穿戴传感技术领域，提出了微纳结构仿生增效设计方法，研制出基于微结构信号增强的柔性生物信号传感器。实验室承担30余项科研项目，包括国家自然科学基金重大、重点项目、国家重点研发计划等，获得国家自然科学基金杰出青年基金、“万人计划”创新领军人才和日本 JSPS学者支持。发表研究论文 80 余篇，其中近五年发表 SCI 论文 30 篇包括Nature、Nature Materials、Advanced Materials 等，获批专利 20 项，合著专著 4 部。深圳摩方材料科技有限公司(BMF Material Technology Inc.)专注于高精密微尺度3D打印领域，是全球微尺度3D打印技术及精密加工能力解决方案提供商。目前，摩方拥有全球领先的超高打印精度（2μm/10μm/25μm），高精密的加工公差控制能力（±10μm/ ±25μm/±50μm），配置韧性树脂、硬性树脂、耐高温树脂、生物树脂等打印材料，提供制造复杂三维微纳结构技术解决方案，同时，可结合不同材料和工艺，实现终端产品高效、低成本批量化生产及销售。

为了更好满足客户在精密结构件加工尺寸、加工效率及加工材料等方面的需求，经过摩方技术团队不断创新和技术攻关，深圳摩方即将在9月23日2020 IAME中国（西安）国际3D打印博览会上，正式推出第二代基于面投影微立体光刻技术(PμSL)的高精密微尺度3D打印系统——microArch™S240。作为摩方公司今年重磅发布的高精密微尺度3D打印机，microArch™S240 3D打印机都有哪些亮点呢？ 亮点一 打印精度10μm； 亮点二 成型体积增加3.4倍； 亮点三打印速度提升最高达10倍； 亮点四 在打印材料方面，不仅可以支持低粘度(≤200cps)高精度光敏树脂，还能支持高粘度(≤20000cps)工程光敏树脂和纳米颗粒复合树脂，比如陶瓷材料、磁性材料等。如果您想了解microArch™S240 3D打印机的详细参数与具体细节，请关注我们9月23日下午1:30的microArch™S240 3D打印机新品发布会，敬请期待！时间：2020年9月23日下午1:30地点：西安高新国际会议中心二楼D30以下为microArch™S240 3D打印机的部分展示样品：样件一：精密接插件，内部阵列孔道直径350μm，间距50μm样件二：微流道，表面凸起流道高60μm，宽200μm深圳摩方材料科技有限公司(BMF Material Technology Inc.)专注于高精密微尺度3D打印领域，是全球微尺度3D打印技术及精密加工能力解决方案提供商。目前，摩方拥有全球领先的超高打印精度（2μm/10μm/25μm），高精密的加工公差控制能力（±10μm/ ±25μm/±50μm），配置韧性树脂、硬性树脂、耐高温树脂、生物树脂等打印材料，使得摩方3D打印系统可直接成型精密塑料结构件和功能器件，无需再经过抛光、打磨、喷涂等后处理工艺。同时，摩方3D打印系统可以为客户提供免模具的超高精度快速打样验证，小批量的精密塑料零件加工。中国（西安）国际3D打印博览会暨高峰论坛（IAME）由中国工程院院士、国家增材制造创新中心主任、西安交通大学教授卢秉恒院士倡导，国家增材制造创新中心（西安增材制造国家研究院有限公司）、西安交通大学联合发起，邀请院士专家、科研院所、行业企业等参与大会，已成功举办三届。2020 IAME将与中国工程院主办的“面向增材制造与新一代信息技术的高端装备工程管理国际论坛”同期举办，阵容空前强大，将汇聚全球高端装备工程科技界与产业界杰出学者，共同研讨增材制造与新一代信息技术发展趋势。

     多孔材料(如岩石)及其与流体的相互作用广泛存在于油气资源开采、地热能提取、二氧化碳封存、甚至行星探测中的地外资源利用（水提取）等应用中，然而，大多数岩石内部孔喉形态不规则，表面物理化学特性如表面润湿性也比较复杂。因此，探索岩石内部液体的流动过程，尤其是微尺度下的流固交互作用，仍然具有挑战性。近年来，高精度3D打印技术的迅速发展使得复现这种复杂的多孔结构变得可能。借助流动可视化手段，3D打印的微流控模型可以用于直接观察流体流动的动态过程。但是，目前打印材料仅限于光固化聚合物及其衍生物，其理化特性包括其矿物化学、晶体结构、表面润湿性等与天然岩石（如碳酸岩）存在显着差异。所有这些特性都对多孔介质中的流体相变和多相流动过程有着重要影响。近日，哈利法大学的张铁军教授团队基于面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL，深圳摩方材料科技有限公司nanoArch S130）, 通过表面矿物涂层的方法制备出一种岩石微流控模型。这种新颖的制备方法包括三个主要步骤，如图1所示：（i）使用纯光敏树脂（HDDA）打印具有三维岩石孔隙结构的微模型；（ii）在微模型的内表面植入碳酸钙纳米颗粒；（iii）以植入的纳米颗粒为核，在微模型内部原位生长碳酸盐晶体。该模型可以成功复现天然岩石的三维孔隙结构和表面矿物学特性。该成果以“Empowering Microfluidics by Micro-3D Printing and Solution-based Mineral Coating”为题发表在Soft Matter上，第一作者是哈利法大学李红霞博士。图1. 岩石微模型的制备过程在该工作中，张教授的团队利用高精度3D打印技术制备了不同用途的微模型，包括微流控器件和岩石微模型。微流控器件由三个平行通道组成（请参见图2a）：每个通道的宽度分别为116±2、174±2和305±2 μm。在图2b中，岩石微模型是根据天然碳酸岩的CT扫描照片打印而成。在扫描电镜下，我们可以看到岩石微模型可以很好的复现真实岩石中狭窄的孔喉结构，并且也可清晰地观测到在微模型表面原位生长的碳酸盐晶体。此外，XRD光谱也证实该微模型表面的矿物成分是碳酸钙晶体，与天然碳酸岩相同。这种碳酸盐涂层厚度大约在2~10微米，仍然使微流控器件保持了一定的透光性，有利于流体的可视化研究。图2. 3D打印的微模型在表面涂层后的形貌 （a，b）扫描电镜下微模型的孔喉结构及表面碳酸盐晶体：（a）在微流控模型内表面以及（b）三维岩石微模型内表面。（c）表面涂层的XRD光谱。图3. 利用微流控模型的流动可视化研究：案例（a）水-油/水-气在岩石微模型内部的驱替过程；案例（b，c）水在孔喉内部的蒸发过程。      基于所制备的微模型，该团队通过对水/气和水/油的驱替过程进行直接成像（如图3a）, 表征了固体表面润湿性对流体交界面和流动路径的影响等。此外，他们还观测到液体在多孔介质里面的蒸发相变过程（图3b），包括不同大小空隙内蒸发的难易程度、喉部液膜的渐薄和破裂过程等。      总之，该工作为制备功能性多孔材料开辟了一条新途径。据我们所知，这是第一次结合高分辨率3D打印和基于溶液的内部涂层方法，制备“真实的”岩石微模型。这种方法也具有很强的通用性：通过更改涂层材料和三维空隙结构，此类功能性微模型也可以很好地推广到生物医学、软体机器人、航空航天和其他新兴应用。论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/sm/d0sm00958j/unauth#!divAbstract（以上相关介绍内容由阿联酋哈利法大学李红霞博士提供） 上述研究工作涉及的微尺度3D打印技术由深圳摩方材料科技有限公司提供，因此摩方公司就这一创新型成果对李红霞博士进行了更进一步的访谈，以下为部分内容：1、BMF：能概括分享一下近期在《Soft Matter》发布的岩心微流控案例吗？（开发过程、应用情况、行业影响等）BMF高精密3D打印在其中发挥了什么样的作用？李博士：在近期发表的这项工作中，我们提出了一种制造功能性微流控器件的新颖方法--通过集成微型3D打印和内表面涂层技术。在这项工作中，我们利用该方法已成功制备出广泛出现在油气研究中的人造岩心。利用高精密的3D打印系统，我们可以很好的复现岩石的孔隙结构，但是打印材料多数是光敏树脂，其物理化学性（包括表面润湿性、矿物学特性等等）能跟真正自然界的岩石差很多。于是，在我们的人造岩心制备过程中，我们首先通过3D打印技术复制由微CT扫描得到的碳酸盐岩的多孔几何结构，然后通过在打印的模型内部空隙表面生长碳酸盐晶体来模拟岩心真实的表面特性。这种功能性碳酸盐涂层只有几个微米，所以很好的保持了模型的光学透明度。所以，我们能够通过流动可视化方法，利用这些透明的模型帮助我们表征油水气等流体与岩石表面的交互作用，包括润湿性、毛细作用等流动和变化过程的影响等。这种利用表面功能性涂层结合微3D打印的制备方法，有利于打破打印材料的局限性，通过调节3D微结构和涂层配方等可以轻松地推广到其他新兴应用如生物医学等。2、BMF：您如何评价我们摩方的3D打印系统？对于您所在的科研领域所取得的科研/工作成果，发挥了多大的助力？李博士：摩方的打印系统可以提供高精度打印的同时实现大幅面打印。微流控器件的整体尺寸能到两厘米，可以很好的嵌入到流动可视化的实验系统当中，实用性很强。高精密3D打印系统可以轻松实现复杂三维结构，给我们提供了很大的设计和研究的自由度。在我们的研究当中，可以加工不同的表面微结构，进而控制流体与固体界面的交互作用。

行业背景一直以来，我们常用的临床医疗给药方式有口服药剂、注射针剂、外用涂抹等。不同的给药方式会各有优劣。口服药剂服用方便，需要首先通过肠胃吸收，这样药效会有所降低，并且对肝脏等器官产生较强的副作用；注射针剂存在使用不便、产生疼痛、制备成本高、过程复杂等特点。外用涂抹膏药因为皮肤的隔离，药物的吸收效率低，并且给日常生活行动带来不便。临床上一般不同的药物有效成分会根据自身的理化性质、药理学等因素而采用不同的给药医疗方式。随着科技的发展，研究人员逐步开发了一种新型的医疗给药方式——微针透皮给药，它既能实现有效给药，又操作简单并且让患者获得良好体验。上世纪90年代，世界上第一个微针是用硅材料制备而成的。由于硅材料具有脆性，且不适合作为模具来大批量复制，因此近年来微针的制备材料研究的重点逐步转移到金属、陶瓷以及聚合物材料。目前微针透皮给药已经在药物治疗、美容祛斑、整形植发等消费市场领域获得应用推广，并且市场上已经出现一批规模化量产的公司，中国的微针市场给药系统产品主要是国外品牌，医疗方面的以欧美国家居多，美容方面以日韩品牌为主。国际上有3M、Zosano Pharma、Corium、Becton-Dickinson（BD）等；国内有中科微针（北京）、揽微医疗、纳通生物、和心诺泰等。加工方法由于表皮厚度高达1500μm，因此针长度达1500μm足以将药物释放到表皮中。长度较大且直径较粗的针可深入真皮层，容易损伤神经并引起疼痛。微针长度大多数150-1500μm，直径50~250μm，尖端宽度为1~25μm。微针常见的形状是圆锥形、圆柱形、三棱锥、四棱锥等。微针根据种类不同（固体型，包被型，中空型、溶解型等）以及材料的需求，制作的工艺也不一样，硅材料常见加工方法有硅蚀刻；金属材料常见的加工方法激光切割；陶瓷材料加工方法陶瓷烧结光刻。而聚合物材料常用的加工方法是微立体光刻3D打印技术。近些年来3D打印技术获得快速发展，相对于传统加工工艺，3D打印技术能够灵活、自由的设计各种复杂三维的结构。目前市场上普通3D打印技术（SLA、FDM等）加工的精度低，表面粗糙，远远满足不了微针加工技术要求。而双光子激光直写（TPP）3D打印技术，虽然加工的精度高，但是加工幅面小、速度极慢，对于大幅面、规模化生产显然不太适宜。面投影微立体光刻（PμsL）3D打印工艺能够加工并兼顾快速、高精度、大幅面的特点，可以满足上述微针尺寸要求，并且加工出来的微针表面光滑程度高，为微创、无痛的微针治疗效果提供技术支持，也为快速、高效产业化生产提供可行性方案。目前，已经和国内多所科研高校、相关企业进行合作。面投影微立体光刻（PμsL）工艺助力微针的制备面投影微立体光刻（PμsL）基于数字DMD（Digital Micromirror Device）芯片作为动态掩模，通过精密的光路投影系统，在树脂液面进行整面曝光打印。因此，与普通的微立体光固化工艺相比，除了成型精度高以外，打印的速度得到大大提升。由于微针需要具有良好的力学性能和生物相容性才能满足其应用的安全性要求，所以微针的选材、结构设计及其相应的制备技术直接关系到微针的效能。一般而言，微针的表面越光滑，微针才能更好的发挥安全、无痛以及定量释放的优势。下图是深圳摩方材料科技有限公司基于面投影微立体光刻（PμsL）工艺的3D打印系统nanoArch®S130设备加工的阵列微针结构，该微针底部直径0.198mm，高度0.572mm，针尖的最尖端宽度仅0.006mm！加工的微针表面光滑，针尖细节更加明晰。该微针打印材料属于丙烯酸聚合物类固体型微针，通常研究人员使用该聚合物打印出针尖形态阳模，通过二次倒模形成实际需要的医用聚合物材料针尖结构，比如形成溶解型微针。最近，国外研究机构美国罗格斯大学Howon Lee和意大利比萨大学Giuseppe Barillaro合作团队从寄生虫的微钩，蜜蜂的尾刺针，豪猪的针毛研究发现一种具有高组织粘附力的微观倒刺结构。这些复杂的微观结构对于传统加工工艺而言是一种巨大的挑战。研究人员通过4D打印技术制造具有后向曲面倒钩以增强组织附着力的仿生微针。通过系列实验测试发现该种倒刺结构的仿生微针的组织附着力是普通微针的18倍！在组织中具有持续、定量释放药物的行为。文章链接地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201909197结论尽管目前微针在药物治疗、美容祛斑、整形植发等获得广泛应用，并且衍生一批产业化公司。但是微针治疗市场竞争较为混乱、竞争格局并不明晰、技术水平良莠不齐。我们经常会在一些公共场所见到微针治疗的相关广告。未来随着微加工技术的发展和相关的药理学研究的进展，微针治疗会获得广泛的认可，市场规模扩大、市场竞争更加规范。而高精密3D打印作为一种具有复杂三维、灵活自由、快速设计的微细加工技术，目前已经被众多前沿的科研机构以及知名规模化企业所采用，进一步深化课题研究程度，提高了企业的创新性及生产效益。