微流控（Microfluidics）作為微全分析系統(tǒng)的核心載體，是一種使用微通道處理或操控微小流體的技術。伴隨其在多學科交叉融合中的深度演進，微流控光學器件已躍升為前沿技術創(chuàng)新的標志性領域。該領域通過微流控與光學器件的協(xié)同創(chuàng)新，為傳統(tǒng)光學系統(tǒng)開辟了微型化集成、陣列化構型、低成本量產(chǎn)及高精度動態(tài)調(diào)控的變革性路徑。
這種微尺度下的動態(tài)光路重構，實質(zhì)是微流控光學器件對傳統(tǒng)光學體系的技術創(chuàng)新迭代。 作為微流控技術的核心分支之一，其依托微型化、陣列化、智能化的原生優(yōu)勢，正在重構光路設計范式。而驅(qū)動這場變革的底層支撐，正是以高精度3D打印技術為代表的先進制造能力——它以突破性的超高加工精度與一體化成型效率，成為攻克微流控光學器件規(guī)模化瓶頸的核心支撐。
深圳技術大學團隊開發(fā)了一種具有可控液氣界面的可調(diào)光流液滴透鏡，展示了微流控與光學融合的精密控制能力。該器件以直徑僅2mm的液滴作為光學界面，其核心支撐結構——包含直徑0.3mm微流道的微流控樣件，由摩方面投影微立體光刻（PμSL）技術（nanoArch® P140，精度：10μm）一體化打印成型。
通過集成熱電冷卻器驅(qū)動氣壓變化，研究人員實現(xiàn)了液滴曲率的動態(tài)調(diào)控：當溫度在24℃至34℃區(qū)間變化時，透鏡焦距從17mm縮短至5mm，成像清晰度隨之實時改變。這一設計的革命性在于擺脫了傳統(tǒng)液體透鏡對高壓電場的依賴，僅需0.5V低電壓驅(qū)動。微流道結構的精密密封性與表面光滑度確保了液體界面的穩(wěn)定性，為用于視覺成像等微型光學系統(tǒng)提供了全新解決方案。
中國計量科學研究院胡志雄課題組開發(fā)了一種基于3D打印模具的軟光刻和旋轉(zhuǎn)涂層技術，快速、高分辨率且經(jīng)濟地制造了一個多血管網(wǎng)絡和多層結構的微流控視網(wǎng)膜模體。這種視網(wǎng)膜模體不僅具有與人眼相應的物理尺寸和適當?shù)墓鈱W屬性，而且已通過OCTA系統(tǒng)和商用共焦視網(wǎng)膜眼底鏡的測試，證明了其作為測試設備的可行性。
為了模擬人眼視網(wǎng)膜的光學特性，該模體采用不同濃度二氧化鈦納米粉末的聚二甲基硅氧烷（PDMS）為原材料進行制作。該團隊選擇采用摩方精密nanoArch® S140（精度：10μm）3D打印設備制造出模具后，再對其進行翻模，制造出簡單、快速且低成本的軟光刻模具。此外，團隊還采用了特定的后處理方法，有效避免了由于3D打印模具中磷酸鹽基光引發(fā)劑的殘留而導致的PDMS固化抑制問題，實現(xiàn)了高精度復雜的3D打印模具的層狀結構PDMS模體的脫模。
卡塔尼亞大學Lorena Saitta課題組采用面投影微立體光刻(PμSL)技術和基于3D打印的PDMS翻模技術制備了用于段塞流檢測的微流控光學器件，通過對比研究評估了兩種加工技術及其制備材料的利弊。研究人員基于PμSL技術 （nanoArch® S140，精度：10μm）采用摩方HTL光敏樹脂一步成型了微流控光學器件。
作為對比，研究人員還采用基于聚合物噴射3D打印的PDMS翻模技術多步工藝制備了微流控光學器件。兩種加工方法制備的器件進口和出口定位不同，HTL器件的進口和出口與微通道同軸對齊，而PDMS器件受限于加工方法，其進口和出口正交于微通道。得益于摩方一體化成型工藝，HTL器件實現(xiàn)了高氣密性結構，可有效防止微流道內(nèi)的液體泄漏問題。
摩方面投影微立體光刻（PμSL）技術持續(xù)賦能微流控光學領域的突破性創(chuàng)新。憑借其微米級超高精度與嚴苛公差控制能力，該技術成功將復雜微通道、仿生網(wǎng)絡等精密結構的制造，從理論構想轉(zhuǎn)化為可規(guī)?；瘜崿F(xiàn)的標準化流程。目前，由摩方精密3D打印系統(tǒng)賦能的前沿成果相繼涌現(xiàn)，印證了微納3D打印技術對全球科研生態(tài)的驅(qū)動價值——其已助力800余所頂尖機構在仿生、微機器人、精密電子、5G通信及生物醫(yī)療等交叉領域?qū)崿F(xiàn)關鍵技術突破。
從液滴透鏡的動態(tài)曲率調(diào)控、視網(wǎng)膜血管的高保真光學仿生，到工業(yè)流體的實時精準感知，微流控光學器件正以高制造精度深度融入人類探索與改造客觀世界的進程。未來，源自中國智造的精密制造體系，必成為全球科學家重構光學未來圖景的核心基石。
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