從“能造”到“造好”，織雀系列高精度3D光刻設備成為科研破局者

在傳統(tǒng)的減材制造或模具成型工藝中，復雜的內流道、懸空結構、梯度漸變材料往往意味著高昂的成本、漫長的加工周期，甚至直接判定為“不可能”。然而，隨著微納尺度3D光刻技術的突破，科研人員手中的設計藍圖正將自由度轉化為物理現(xiàn)實。

在托托科技，我們的織雀®系列高精度3D光刻設備，正是將這種定義物理世界新規(guī)則的能力，交付到每一位科研探索者手中的那座“微納造物臺”。

織雀® 如何成為科研的“破局者”？

近期，織雀®系列高精度3D光刻設備已支撐國內外多個科研團隊產出高水平論文，這些成果既是設備在光學精度、材料適配性與工藝穩(wěn)定性方面性能的實證，更是我們與一線科研人員并肩前行、攻克制造難題的見證。接下來，我們將擷取其中幾個方向，為您具體呈現(xiàn)：

案例一：陶瓷基板微針神經電極 —— 一體化微針陣列和3D自對準陰影掩模

研究內容：植入式腦機接口的核心器件是微針電極陣列。經典的猶他電極用硅基MEMS工藝制造，但硅的脆性限制了密度和設計靈活性。北大團隊另辟蹊徑：在氧化鋁陶瓷基板上3D打印聚合物微針陣列。

陶瓷的生物相容性和機械強度都優(yōu)于硅，但如何讓柔軟的聚合物微針牢牢“長”在光滑的陶瓷表面？又如何讓上百根微針的導電路徑互不短路？
設備作用：作者團隊采用托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設備，將生物相容氧化鋁陶瓷作為微針神經電極基底，完成一體化微針陣列和3D自對準陰影掩模的加工，通孔粗化實現(xiàn)極小面積（0.01 mm2）強粘附。該方案成功制造出127通道的高密度陶瓷基底微針神經電極（c-μNeurode），較傳統(tǒng)工藝密度提升1.4倍，且制造良率和一致性大幅提高。

 圖像展示：(a) 127通道陶瓷基微針電極（c-μNeurode）；(b-c) 64通道c-μNeurode；(d) 同時打印的微針陣列與自對準遮罩；(e) 微針陣列；(f) 微針的SEM圖。

論文鏈接：ieeexplore.ieee.org/document/11419532

案例二：功能梯度晶格陶瓷絕緣子 —— 連續(xù)漸變、拓撲有序

研究內容：高壓真空器件中的陶瓷/真空界面，是擊穿的薄弱環(huán)節(jié)。電子在電場加速下撞擊表面易引發(fā)二次電子雪崩。傳統(tǒng)工藝是對陶瓷表面做后處理（如激光刻蝕），但界面依然是“一刀切”的宏觀分界，抑制效果有限。安徽工業(yè)大學提出：用功能梯度晶格結構取代宏觀界面，讓陶瓷密度從真空側到固體側逐漸過渡，像“緩沖帶”一樣讓電子在碰撞中逐漸喪失能量。

設備作用：作者團隊采用托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設備（PL-3D Premium)，用于直接制造帶功能梯度晶格結構（FGLS）的氧化鋁陶瓷絕緣子。該梯度結構連續(xù)漸變、拓撲有序，有效抑制了二次電子發(fā)射；燒結后陶瓷晶粒致密（2–6μm），助熔劑分布均勻，保證絕緣與電學性能穩(wěn)定。這次從原理到器件一體化的制造，將抑制二次電子雪崩的物理設計直接轉化為可實用的真空絕緣器件，為真空高壓器件提供新制造方案。

 圖. FGLS模型及打印成品。(a) FGLS模型；(b) 經燒結處理后的SEM圖；(c) 生坯的側面視角；(d)燒結處理后的樣品側面視角；(e)/(f) 局部放大100倍和2000倍的SEM圖

論文鏈接：doi.org/10.1063/5.0256365

案例三：特斯拉閥結構的微流道芯片 —— 一體化成型，無需組裝

研究內容：血液粘度是心血管疾病的重要指標，但傳統(tǒng)粘度計又大又貴，無法用于床旁快速檢測。南京鼓樓醫(yī)院團隊提出做一個微流控芯片，利用特斯拉閥的“流體二極管”特性——正向流動暢通、反向流動受阻——將超聲波的微小振動整流為穩(wěn)定的單向流，從而驅動血樣通過檢測區(qū)。但特斯拉閥的流道內部有復雜的回流結構，傳統(tǒng)軟光刻做一次要數(shù)周。

設備作用：作者團隊采用托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設備（PL-3D Premium)，完成特斯拉閥結構的微流道芯片通道的一體化成型，包含進樣口、出樣口、檢測流道（A→B 段長度 1.8 cm），無需后續(xù)組裝，可直接使用。僅需200 μL血漿即可完成檢測，遠低于傳統(tǒng)設備的 5 mL 耗樣量。

該微流道設計可模擬體內血流剪切環(huán)境，實現(xiàn)黏度測量+凝血監(jiān)測一體化，將微型電源、信號發(fā)生器與成像設備整合在一起，將顯著提升黏度計的便攜性和實用性。利用這種集成式黏度計系統(tǒng)，有望推動其在臨床中的床邊應用。3D打印帶來的快速迭代能力，讓“上午改設計、下午做實驗”成為日常。

 圖. 由超聲波振動驅動并由特斯拉閥的二極管特性進行調節(jié)的單向液體導管的示意圖（整個特斯拉閥管參數(shù)：3.5cmx1cmx0.2cm。并設有用于引入液體的1個入口和1個出口）

論文鏈接：doi.org/10.3389/fbioe.2024.1394373

案例四：柔性基底有機水凝膠光纖 —— 高精度模具制造，精準嵌合

研究內容：華南師范大學團隊想模仿水母的感知機制，做一種能同時感知壓力和溫度、且信號互不串擾的柔性電子皮膚。核心是一根“核-殼”結構的有機水凝膠光纖——壓力讓光纖變形從而改變光強，溫度讓離子導電性變化從而改變電阻，兩路信號物理隔離。問題在于，這根光纖柔軟且只有幾百微米粗，如何把它精準地嵌進柔性電路并封裝起來？

設備作用：團隊設計了一個帶有U形微流道凹槽的PDMS柔性基底方案——凹槽的尺寸需要與光纖直徑嚴絲合縫，以確保光纖在拉伸變形時不會移位。托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設備（PL-3D Premium)在這里的角色是高精度模具制造，用于加工柔性基底模具（整體尺寸60 mm×15 mm×5 mm）與內部凹槽（規(guī)格50 mm×10 mm，深度1 mm/3 mm），這種“打印模具+倒?！钡慕M合策略，兼顧了3D打印的設計自由度和PDMS的材料柔性。最終器件實現(xiàn)了壓力和溫度的同步、無串擾感知，響應時間小于10毫秒，且在-20℃至60℃、0%-1濕度范圍內性能穩(wěn)定。

 圖. 以水母為靈感的多模態(tài)觸覺感應系統(tǒng)。(a) 水母自然特征的示意圖。(b) 多模態(tài)觸覺感知機制示意圖。(c) OF-Skin的展開圖示。(d) BMTF網絡架構模擬了層次化的多模態(tài)融合過程。(e) 多功能人機交互應用的示意圖。(f) OF-Skin的實際佩戴于手指上的光學圖像。

論文鏈接：doi.org/10.1002/adma.72869

案例五：時空聲學超聲微針貼片 —— 異質駁接打印，阻抗匹配

研究內容：用超聲貼片促進傷口愈合是個好想法，可實現(xiàn)對創(chuàng)面的熱療與促滲，但聚焦固定、能量不可控、功能單一，無法滿足多因素治療需求。其中，聲學超材料能精確操控聲波，為超聲能量精準調控提供新路徑。東南大學團隊的想法是在壓電片上做一層“聲學阻抗匹配層”，讓阻抗從30平滑過渡到1.5。

設備作用：作者團隊采用托托織雀®系列高精度3D光刻設備，核心用于制備聲學超材料匹配層，是時空聲學超貼片（STAMP）的關鍵制造步驟。在叉指換能器（IDTs）的鈮酸鋰壓電襯底上，借助高精度對準系統(tǒng)，將錐形微結構與下方IDT電極精準對位，逐層光交聯(lián)打印周期性錐形結構，底部寬≈100 μm，高≈250 μm，以20 μm為一層厚度，形成沿高度方向漸變的聲學阻抗（30 MRayl → 1.5 MRayl），實現(xiàn)壓電基底與生物組織之間的高效超聲傳輸。

錐形陣列同時作為藥物負載與釋放骨架，可負載 FGF2 生長因子、AgNWs 抗菌劑，實現(xiàn)超聲觸發(fā)的均勻釋藥。超聲透射率提升了15dB（約32倍能量傳輸），成功將超聲能量高效送入深層組織。微錐之間的空隙還被用作藥物儲庫，實現(xiàn)了“熱療+促滲+抗菌”的時空協(xié)同治療。在感染傷口動物模型中，12天傷口閉合率達94%。

 圖. STAMP的制備與聲學性能。(a) 示意圖展示了通過無掩模3D光刻技術結合對齊系統(tǒng)制造STAMP的工藝過程。顯示已制成的STAMP包含IDT上周期性錐形結構的典型光學圖像，標尺為4毫米。(b) 掃描電子顯微鏡(SEM)圖像展示STAMP的橫截面。(c) SEM圖像顯示STAMP典型的周期性錐形結構。

 圖. 評估錐形結構高度對聲場的影響。(a)高度=0.5入。(b)高度=2入。(c)高度=1.5入。 (入=1000um)

論文鏈接：doi.org/10.1016/j.bioactmat.2026.01.023

從“能造”到“造好”：織雀®的價值不止于精度

托托科技的織雀®系列高精度3D光刻設備，解決的不是“能不能打印”的問題，而是“能不能用3D打印創(chuàng)造出傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的結構與功能”問題。

這種能力根植于托托科技深厚的技術基因。從底層光學系統(tǒng)、空間光調制算法再到精密運動控制，正因這些技術領域的長期積累，織雀®系列設備才能在精度、套刻對準和材料兼容性等關鍵維度上形成獨特優(yōu)勢。

目前，織雀系列高精度3D光刻設備成為科研破局者，織雀®系列產品已服務國內外超過百家高校和科研機構，涵蓋電力電子、生物醫(yī)學、微納制造、新材料等前沿領域。

如果你正在微納制造的瓶頸中尋求突破，歡迎與托托科技團隊聯(lián)系。