加拿大康考迪亞大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)近日在微制造領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功開發(fā)出名為“近場(chǎng)聲打印”（PSP）的新型3D打印技術(shù)。該技術(shù)通過聚焦超聲波直接固化液態(tài)聚合物，在打印精度上較傳統(tǒng)聲學(xué)打印方案提升近十倍，相關(guān)研究成果已發(fā)表于權(quán)威期刊《微系統(tǒng)與納米工程》。

這項(xiàng)突破源于團(tuán)隊(duì)此前提出的“直接聲打印”概念。早期研究已證實(shí)聲波能夠觸發(fā)特定化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)材料固化，但受限于聲源與打印界面的距離，在分辨率和穩(wěn)定性方面存在明顯不足。新方案通過將聲源貼近打印表面，顯著增強(qiáng)了聲場(chǎng)控制能力，不僅使最小成型尺寸縮小至微米級(jí)，還將能耗降低了40%以上。

與傳統(tǒng)依賴光固化或熱熔融的3D打印技術(shù)相比，聲打印技術(shù)展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。研究團(tuán)隊(duì)特別指出，該技術(shù)對(duì)硅膠等柔性材料的加工具有革命性意義。這類材料在微流控芯片和可穿戴傳感器等高端領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但現(xiàn)有微加工技術(shù)常導(dǎo)致材料變形或性能退化，而聲打印技術(shù)通過非接觸式加工完美解決了這一難題。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Muthukumaran Packirisamy教授介紹，實(shí)驗(yàn)中已成功打印出直徑僅50微米的硅膠微結(jié)構(gòu)，其表面粗糙度控制在納米級(jí)別。這種精度水平使得制造復(fù)雜生物傳感器和微型軟體機(jī)器人成為可能，例如可植入式藥物釋放裝置和人工肌肉組件。

該研究由博士畢業(yè)生Shervin Forough和Mohsen Habibi共同完成，并獲得加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會(huì)的專項(xiàng)資助。目前團(tuán)隊(duì)正在與醫(yī)療設(shè)備企業(yè)合作，開發(fā)基于該技術(shù)的即時(shí)診斷芯片原型，預(yù)計(jì)可將檢測(cè)樣本量從傳統(tǒng)方法的毫升級(jí)降至微升級(jí)，顯著提升便攜式醫(yī)療設(shè)備的靈敏度。