劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和香港大学的研究人员日前研发出了一种方法，可以实现工业规模生产微型设备。该技术还能够创建以前不可能的90度悬垂3D结构。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室工程材料及制造中心负责人Chris Spadaccini称，该研究是纳米级3D打印的一次突破。他认为该系统将可实现“可用尺寸的材料和结构在此尺寸规模上具有非凡的性能。”

传统而言，打印速度和打印分辨率不可兼得，想要更多的打印速度，必然要承受分辨率损失。“我们打破了这一限制。通过新技术，我们可以将打印速度提升1000倍，同时还能打印最细微的细节。” 论文负责人及通讯作者Sourabh Saha如此说道。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和香港大学联合研发的新技术是Saha带领的“改善双光子光刻”项目的一部分。目前，两光子或多光子光刻是3D打印亚微米结构的最常用方法，但这一方法一直受到打印速度的制约。

在Saha带领的最新研究中，他们找到的解决方案是用光场代替通常在两个光子光刻系统中使用的奇异激光器，类似于投光器中使用的那种。该数字掩模控制着超快的飞秒激光，同时单次将一百万个点投射到材料桶中。“这极大地提高了效率，因为我们不必使用必须扫描的单个点来创建结构，而是可以使用整个投影光平面。我们没有聚焦一个点，而是拥有一个可以聚焦成任意结构的整个聚焦平面。” Saha如此说道。

为了演示该方法，研究人员创建了一系列毫米级结构。在一个示例中，研究人员在8分钟20秒内以8.7mm³/小时的速度3D打印了一个2.20 mm×2.20 mm×0.25 mm长方体，其中包含亚微米级的晶格特征。而用双光子光刻技术3D打印同样的结构则需要几个小时。

亚微米增材制造在微电子和医疗领域具有巨大的潜力。至少对于Saha来说，“真正的应用将是小型设备的工业规模生产，这些设备可以集成到更大的产品中，例如智能手机中的组件。”

尽管劳伦斯·利弗莫尔国家实验室和香港大学的实验迄今仅限于聚合物材料，但该团队认为该方法有潜力在将来扩展到其他材料，例如金属和陶瓷。接下来，研究团队将会继续研发可在这一生产过程中使用的材料，并加以改进以扩展生产。

Saha总结道：“下一步我们将思考如何更好地预测性能、如何更好地把控大规模生产的质量。 这需要更多的工作去理解生产过程本身。”