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3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印方式构造物体的技术。今年年初,一家名为Nanoscribe的公司,率先攻克重重技术难题,制造了“世界上分辨率最高”的3D打印机。

3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印方式构造物体的技术。今年年初,一家名为Nanoscribe的公司,率先攻克重重技术难题,制造了“世界上分辨率最高”的3D打印机。今天,让我们走进Nanoscribe,了解“智能纳米3D打印技术”和它背后的科研技术。

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Nanoscribe总部位于德国卡尔斯鲁厄,正式成立长达13年。2007年,Nanoscribe从卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology)独立出来,其创始人是纳米光子领域的顶尖科学家。“在100纳米以下,所有物质都会发生变化” 这句有趣而实用的纳米学远离,正是公司始终不变的技术基础。

去年8月,公司在Murica开设了第一家办事处,仅用3个月就卖掉了200台智能打印机。目前,公司筹集了一大笔资金,用来建造 “最高分辨率的商用3D打印机”,该打印机被称为“专业光子GT2”,可以制造出直径只有30纳米的结构(血细胞直径约8000纳米)。

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GT2能打印非常微小的3D物体,它们甚至无法用肉眼看到。因为光子是光的基本单位,GT2的技术原理也被称为“双光子聚合(2PP)”。光致抗蚀剂的聚合由双光子过程引发,需要在同一位置快速吸收两个光子,将它们聚焦于机器内部的一个高强度光子盒中,再让激光束扫过光刻胶,就可以制作出光学3D结构。

Nanoscribe的“双光子聚合技术”可为人类提供树脂等其他材料系列产品,可应用于玻璃、硅片、光子和微流体芯片等不同基底,打印微小结构。基于双光子聚合技术,Nanoscribe还计划研发一系列创新产品,比如:“能捕获循环肿瘤细胞的滤膜”,“可以定制神经元网络的3D打印支架”,“3D打印微型人工耳蜗支架”。公司另有一些2PP技术也在同期领域,如微流体-各种微流体元件等。

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除了专业的GT2光子打印机,Nanoscribe公司还在开发另一台同样很酷的机器——Nanoscribe Quantum X,它是世界上第一个用于折射和衍射显微光学无掩模微加工的双光子灰度光刻系统。

目前,整个半导体光学领域都在围绕“平版印刷技术”,制造包含数亿个晶体管低成本硅片,也被称为“光刻技术”。光刻技术作为集成电路制造的主要工具,光刻胶层在半导体晶圆片等材料的衬底上旋转,用于记录二进制图像。

3D打印技术的背后还有一种叫做“无掩模光刻”的技术,可以帮助机组跳过繁琐步骤,从而更容易进行低产量、特殊用途的制造研究,这是3D打印的价值主张——快速创建原型。实践证明,所谓的“比尔定律”对今天的“无掩模光刻”设备施加了极大的限制,Nanoscribe的新机器使用一个软件向导来指导设计师和工程师,通过打印工作创造以及三个摄像头监控进度,成功突破了种种技术限制。Nanoscribe公司的这类产品于2019年夏天正式发布,目前在销售中。

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Nanoscribe并未获得公开融资,而是基于公司内部资金流运转,其主要投资者是卡尔·蔡司公司(Carl Zeiss AG),是一家实力雄厚的德国光电子和光学系统制造商,仅2018年的收入超过70亿欧元。在AG公司的支持下,Nanoscribe已实现连续12年盈利,同时将25%的收入用于技术研发。公司现有70余名员工,为分布在全球30多个国家的1500多名活跃的操作人员提供硬件、软件、材料和流程的完整解决方案。

结论

Nanoscribe能在纳米层级上搭建平滑的三维结构,并成功应用于3D数字打印,这是一项令人难以置信的成就。未来,Nanoscribe将充分发挥技术和资金优势,致力于力学超材料、微纳机器人、再生医学工程、微光学等创新领域的研究和发展,继续行走在科技创新前沿,充分发挥国际化服务优势,为更多科研及企业客户提供更具价值的技术支持。

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