苏州大学光电科学与工程学院乔文教授在光学领域著名学术期刊《Optics Express》上发表题为“Roll-to-plate additive manufacturing”的研究论文,并被选为Editor's Pick(编辑精选)文章。(Editor's Picks serve to highlight articles with excellent scientific quality and are representative of the work taking place in a specific field.

微纳制造是信息光电子、生物医药、新型传感领域的平台性关键共性技术。微纳3D打印是实现复杂微纳结构器件高精度制备的有效途径,但高粘度固化胶、复合多材料微纳结构器件的光固化(SLA技术)高保真3D打印一直是业界难题,尚无法高效制备。

苏州大学光电科学与工程学院乔文教授与苏大维格科技集团的研究人员合作,将卷对平纳米压印技术与3D打印技术结合,提出了卷对平微纳增材制造的新方法。基于柔性薄膜的逐层喷胶-送胶、逐层数字光场扫描曝光固化光刻,使得利用高粘度固化胶和复合多材料来制备复杂微纳结构功能器件成为现实。柔性薄膜经过精心设计,表面涂布了25 nm的水性蜡将降低了表面自由能,使得结构与薄膜的脱模力下降。柔性薄膜通过辊轮运输保证了每层结构的高透过率。对于高粘度固化胶材料打印,脱离于液池(vat)SLA技术受限于材料的粘度,可实现高粘度材料结构的制备。

以卷对平增材制造方法为基础,攻克微纳结构光场扫描和大数据处理的技术瓶颈,成功研制支持大面积和多材料的微纳3D打印系统,为高性能、高保真微纳结构器件的设计与制备提供了新手段,有望在生物传感与微针给药、光电子器件等领域发挥重要作用。论文全文:https://doi.org/10.1364/OE.426984

此外,乔文教授利用多材料微纳3D打印系统制备的可溶性生物微针贴片,具有良好的尖锐度和机械强度,并通过了小鼠皮肤组织穿刺验证实验。(http://dx.doi.org/10.1117/12.2599425

下图依次为:卷对平微纳3D打印系统的工作原理图、高保真微结构器件、不同弹性模量材料构成的仿生蝴蝶、微针阵列SEM、可降解的微针贴片和微针贴片刺入小鼠皮肤的照片。