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讓看不見的精度決定聽得見的未來,微納3D打印技術(shù)重塑聲學器件制造方式

來源:深圳摩方新材科技有限公司   2025年06月30日 13:30  

聲學器件已從傳統(tǒng)揚聲器、麥克風等單一功能元件,發(fā)展為融合傳感、調(diào)制與執(zhí)行功能的智能系統(tǒng)。在醫(yī)療領(lǐng)域,聲學超表面通過調(diào)控聲波相位實現(xiàn)腫瘤靶向治療;工業(yè)場景中,MEMS聲學傳感器實時監(jiān)測設(shè)備故障頻響;消費電子領(lǐng)域,微型降噪麥克風陣列成為耳機的標配。其共性在于利用精密加工技術(shù)改進聲學器件,實現(xiàn)高分辨率、高通量和靈活性。

微納3D打印技術(shù)具備高精度、多材料兼容等優(yōu)勢,可有效解決傳統(tǒng)聲學器件在復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體成型的難題,成為推動聲學研究突破物理制造極限,攻克技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵一環(huán)。

①聲學空間微分器

南京大學物理學院聲學研究所劉曉峻教授和程營教授課題組研發(fā)了一種基于聲學軌道角動量的聲場空間微分器,能夠高效提取不同類型物體的形狀邊緣信息,顯著提升超聲成像的對比度。

研究團隊利用摩方面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)(microArch® S240,精度:10μm)制備螺旋形分布的樹脂器件,在樹脂間隙插入厚度為200 μm的不銹鋼板,制備成相位光柵。這種開發(fā)邊緣增強超聲成像的技術(shù),可在不需要造影劑或外部物理場的情況下提高物體的圖像對比度,助力生物醫(yī)學成像和無損檢測等領(lǐng)域發(fā)展。

②聲學虛擬三維支架構(gòu)

中南大學的陳翔教授、陳澤宇教授和西安電子科技大學的費春龍教授團隊通過聲學虛擬3D支架(AV-Scaf)技術(shù)實現(xiàn)了腫瘤類器官的無基質(zhì)膠培養(yǎng),并進一步構(gòu)建了腫瘤類器官-T細胞共培養(yǎng)系統(tǒng)。通過超聲換能器和透鏡產(chǎn)生聚焦聲渦旋,實現(xiàn)了腫瘤細胞在焦平面內(nèi)的聚集。

在系統(tǒng)設(shè)計上,研究人員通過摩方nanoArch® S140(精度:10 μm)制作了培養(yǎng)腔室的支撐結(jié)構(gòu)。在RNA測序(RNA-seq)分析中,超聲波刺激可以顯著增強鈣離子的流入,從而加速細胞團簇的細胞間相互作用過程。該研究為高通量篩選和個性化醫(yī)療的應(yīng)用開辟了新的可能。


DOI:10.1126/sciadv.adr4831


③嵌入式微氣泡聲學超表面

南京大學現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學學院王光輝教授課題組設(shè)計開發(fā)了一種基于3D打印技術(shù)的嵌入式微氣泡聲學超表面,突破性實現(xiàn)了對聲頻的選擇性操控。

該聲學超表面采用摩方microArch® S240 (精度:10μm)3D 打印系統(tǒng)制備,通過在直徑和高度方向上的精準控制,實現(xiàn)了多種尺寸微孔結(jié)構(gòu)的加工,從而為頻率選擇性設(shè)計提供了高度靈活性。通過調(diào)控陣列耦合結(jié)構(gòu)與激勵頻率,該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)精準的多模態(tài)樣本處理,為生物醫(yī)學與藥物篩選等領(lǐng)域的復(fù)雜操作需求提供了新路徑。


DOI:doi.org/10.1039/D4LC00890A


精密制造的核心價值,在于以微觀精度的突破重構(gòu)宏觀感知的邊界。 當聲學器件完成從基礎(chǔ)功能載體向精密操控介質(zhì)的范式躍遷,摩方依托面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)助力更多科研成果落地,為聲波調(diào)控構(gòu)建了高維空間系統(tǒng)。未來,在聲學器件智能化進程中,摩方也致力于突破每一微米精度閾值,拓展人類對聲學宇宙的認知疆域。



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