“合肥造”黑科技赋能纳米级制造

提速100倍，给3D打印装上“高速刷子”

“合肥造”黑科技赋能纳米级制造

双光子线扫描微纳3D打印机LineScan-100i

　　3D打印竟然能够在比头发丝还细千倍的尺度上“精雕细琢”，3月16日，科大硅谷片区企业安徽合肥超奈科技有限公司（以下简称“超奈科技”）发布双光子线扫描微纳3D打印机LineScan-100i，相比传统3D打印技术提速100倍，还能做到横向75纳米、纵向99纳米的超高精度。这项源起于香港中文大学的技术，为微观世界制造打开更多可能。

　　打印速度提升100倍

　　这台名为LineScan-100i的微纳3D打印机，最大亮点在于它的“快”。

　　“我们是行业内首个实现线扫描的。”什么是线扫描？超奈科技技术人员钟秋园打了个非常形象的比方：传统的纳米级3D打印使用点扫描，“就像你拿着铅笔在纸上一笔一笔地点，点出一个面来，不仅累，机器还得走走停停。”而超奈科技这次发布的设备，采用了一种叫作“线扫描”的技术。“这就好比把铅笔换成了一把宽宽的刷子，刷子一挥，一个面瞬间就画完了。”钟秋园说。

　　这种“刷刷刷”的速度有多快？超奈科技发布数据显示，它的打印吞吐量比现有技术提升了12.7倍，速度是传统点扫描的100倍，打印速度能够稳定在100立方毫米每小时。以前需要在实验室里花好几天才能做出来的微型器件，现在有了大规模量产的可能。

　　“我们的核心技术是透过飞秒激光器与数字微镜的空间与时间聚焦，实现了并行化的超快加工。”技术人员将其称作线扫描时空聚焦双光子光刻技术（Line-TF TPL）。

　　不仅快，还更精准

　　这台设备能达到横向75纳米、纵向99纳米的超高精度。这个尺度是什么概念？1纳米只有一根头发丝直径的5万分之一~10万分之一。

　　为了证明这种“快”和“准”的完美结合，研究人员用它打印了微缩版的《清明上河图》。在显微镜下，聚焦到50微米大小的格子内，各种细节清晰可见。

　　“我们能够以超高速率和纳米级精度建构任意复杂的三维结构。”钟秋园博士介绍，在前期测试中，该设备成功打印了带有复杂褶皱和表情的古代人物雕塑“骑凤仙人”。

　　成本仅为传统方式的十分之一

　　对于工业界来说，这项技术的可贵之处还在于降低了成本。传统双光子技术一直受困于点扫描的工作原理，精度虽高，但打印速度慢、成本高昂，一个毫米级器件往往需要数周时间，这也让这项技术始终停留在科研院所。这极大地限制了3D打印在精密尖端科技领域的普及。

　　钟秋园表示，得益于突破性的“线扫描”技术，它的制造成本大约只有传统光刻设备的十分之一。同时，设备运行稳定，不再是实验室里时好时坏的“娇贵宝贝”，而是可以持续稳定工作、真正能上生产线的“工业战士”。

　　它能用来做什么？能让“微观世界”触手可及。这种既能快，又能精，还能省的技术，一旦普及，将为众多高科技领域按下“加速键”。

　　在生物医药领域，能够用于打印细胞/组织支架，用于器官修复；能够制造出能在人体血管里穿行的“微纳机器人”，精准送药。在光学与显示领域，则可以制造更精密的光学元件。

　　除了超快线扫3D打印机，在发布会上，超奈科技还带来了“手套箱里的画笔”——UV-Scan100激光直写系统。这款设备可以理解为在密闭氛围的“手套箱”里作画的笔。它主要针对一些非常“娇气”的材料，如用于下一代太阳能电池的钙钛矿，这些材料对氛围敏感，无法直接暴露在空气中。这台设备体积小巧，可以直接放进充满保护气体的手套箱里，在纳米尺度上对材料进行精细加工，为未来的芯片、显示技术研发提供了工具。