德國弗萊堡大學海王星實驗室（NeptunLab）的科學家們發(fā)表了一系列引人注目的論文，將雙光子聚合（2PP）三維打印的潛力推向了新的高度。該團隊在2021年展示了以驚人的亞微米分辨率打印復雜鉑金三維微結(jié)構(gòu)的能力后，今年又以前所未有的速度成功打印出類似的鎢結(jié)構(gòu)以及單微米分辨率的嵌入式微流體芯片。在這三篇論文中，首席科學家曼努埃爾-盧茨（Manuel Luitz）都使用了UpNano GmbH公司的NanoOne 2PP 3D打印機。同時，UpNano 公司在成功聘用 Luitz 之后，將繼續(xù)開發(fā)這項技術(shù)。

要更廣泛地應用高分辨率 2PP 三維打印技術(shù)，有兩個主要限制因素，一是打印速度，二是用于必要光聚合的可用材料。現(xiàn)在，Manuel Luitz 在弗萊堡大學工藝技術(shù)實驗室（NeptunLab）工作期間，通過數(shù)年的努力，大大減少了這些限制。這項工作的成果已連續(xù)發(fā)表在三篇論文中，最新的一篇發(fā)表在《先進材料技術(shù)》（Advanced Materials Technology）上。

芯片通道清潔

在這一最新進展中，Luitz 及其同事利用 NanoOne 打印機確定了單微米嵌入式微流體芯片的開發(fā)方案。利用打印機的動力，研究小組能夠打印出一種芯片，這種芯片可以通過芯片到世界的接口連接到壓力驅(qū)動泵上。"這是微流控芯片制造領域的一個突破，因為高分辨率三維打印微流控芯片的主要障礙之一是清洗嵌入通道中的未固化材料。曼努埃爾-路易斯（Manuel Luitz）說："這使得我們能夠制造出通道長度達20厘米的蜿蜒芯片、液滴發(fā)生器芯片和基于確定性橫向位移的細胞分揀芯片，其柱直徑為30微米，柱間距為4微米。"因此，使用 NanoOne 可以在不到 12 小時的合理時間內(nèi)打印出厘米級尺寸和微米級分辨率的微流控芯片。

用 NanoOne 2PP 3D 打印機首次打印出鎢（碳化鎢）微結(jié)構(gòu)。打印出的聚合物（左圖）由 Manuel Luitz 等人（中圖）進行分層，并還原成碳化鎢（右圖）。

鎢

在此之前，Luitz 將 NanoOne 打印機用于一個非常不同的目的--這將極大地擴展使用 2PP 進行 3D 打印的材料范圍。他 "馴服 "了鎢和碳化鎢，用于這種高分辨率增材制造工藝。這并非易事，因為這兩種材料都以極高的硬度（莫氏硬度 9.0）和耐熱性（熔點大于 3400 攝氏度）而聞名，因此很難加工。然而，用鎢及其碳化物制成的高分辨率物體在發(fā)射器尖端、探針、微型工具以及超材料或催化等應用中需求量很大。

利用 NanoOne 打印機，我們能夠設計出一種基于含有鎢離子的有機-無機光刻膠的制造工藝。然后對聚合物部件進行熱脫脂和還原，最后得到分辨率為 2 μm 的鎢部件和分辨率為 7 μm 的碳化鎢部件，"Manuel Luitz 說。

使用 NanoOne 2PP 三維打印機制作的新型鉑金微結(jié)構(gòu)。鉑木樁結(jié)構(gòu)（左圖）和放大圖（中圖）以及獨立的鉑納米柱（右圖）由 Manuel Luitz 等人打印而成。

鉑金

Luitz 在 "Institut für Mikrosystemtechnik - IMTEK "的海王星實驗室成功地 "馴服 "了用于 2PP 三維打印的鎢，這并不是突發(fā)奇想。該團隊之前在鉑方面也取得了類似的成果，他們能夠制造出獨立的納米柱以及分辨率為 300 納米的復雜三維鉑微結(jié)構(gòu)。這種小型結(jié)構(gòu)將用于各種工程應用，包括超材料和催化，在這些應用中，鉑的大表面積和物理化學特性是非常理想的。

"UpNano公司首席運營官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Denise Hirner表示："我們非常高興Manuel能加入我們不斷壯大的UpNano團隊，""作為我們應用和材料開發(fā)團隊的高級成員，他將繼續(xù)推動2PP 3D打印技術(shù)的發(fā)展。