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(xué)器件制造方式

聲學(xué)器件已從傳統(tǒng)揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)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(xué)超表面通過調(diào)控聲波相位實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向治療；工業(yè)場景中，MEMS聲學(xué)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備故障頻響；消費(fèi)電子領(lǐng)域，微型降噪麥克風(fēng)陣列成為耳機(jī)的標(biāo)配。其共性在于利用精密加工技術(shù)改進(jìn)聲學(xué)器件，實(shí)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(xué)器件在復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體成型的難題，成為推動(dòng)聲學(xué)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(xué)空間微分器

南京大學(xué)物理學(xué)院聲學(xué)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(xué)軌道角動(dòng)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(duì)比度。

研究團(tuán)隊(duì)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(qiáng)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(duì)比度，助力生物醫(yī)學(xué)成像和無損檢測等領(lǐng)域發(fā)展。

②聲學(xué)虛擬三維支架構(gòu)

中南大學(xué)的陳翔教授、陳澤宇教授和西安電子科技大學(xué)的費(fèi)春龍教授團(tuán)隊(duì)通過聲學(xué)虛擬3D支架（AV-Scaf）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了腫瘤類器官的無基質(zhì)膠培養(yǎng)，并進(jìn)一步構(gòu)建了腫瘤類器官-T細(xì)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(shí)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞在焦平面內(nèi)的聚集。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(qiáng)鈣離子的流入，從而加速細(xì)胞團(tuán)簇的細(xì)胞間相互作用過程。該研究為高通量篩選和個(gè)性化醫(yī)療的應(yīng)用開辟了新的可能。

③嵌入式微氣泡聲學(xué)超表面

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

該聲學(xué)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(zhǔn)控制，實(shí)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(jì)提供了高度靈活性。通過調(diào)控陣列耦合結(jié)構(gòu)與激勵(lì)頻率，該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的多模態(tài)樣本處理，為生物醫(yī)學(xué)與藥物篩選等領(lǐng)域的復(fù)雜操作需求提供了新路徑。

精密制造的核心價(jià)值，在于以微觀精度的突破重構(gòu)宏觀感知的邊界。 當(dāng)聲學(xué)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(xué)器件智能化進(jìn)程中，摩方也致力于突破每一微米精度閾值，拓展人類對(duì)聲學(xué)宇宙的認(rèn)知疆域。