新材料行业作为国家战略新兴产业之一，为制造业尤其是高新技术产业带来颠覆性的变化。随着高端制造、新能源、生命健康、半导体、医疗器械等产业对“结构精度”和“功能微型化”需求不断攀升，关于新材料的研究和创新研发，也不短朝向小体积、硬强度、轻量化、高质量方向演进。

作为全球微纳3D打印领域的领航企业，摩方精密也正在搭建全链自研生态材料，通过持续突破精密制造的技术边界，针对科研和工业用户，聚焦高效率、高性价比、材料多样性三项主要问题，从新技术、新设备、新材料提供前瞻性解决方案，赋能高端制造革新。

国家战略下的新材料突围

新材料，即新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是通过改进传统材料使其明显提高或具有新功能的材料。我国高度重视新材料产业发展，目前已经形成了功能齐全、体系完整、规模化量产的材料产业体系，在功能材料、先进储能材料、光伏材料、玻璃纤维及复合材料等产能位居世界前列。

关于我国未来新材料产业发展方向，在《新材料产业发展指南》提出先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料三个方向。在前沿新材料领域，基础研究和创新成为产学研合作的重点方向，关于高性能材料的研发及产业化探索仍是阶段性重点目标，微纳尺度加工技术也成为推动前沿材料产业化的关键一环。摩方精密凭借创新的面投影微立体光刻（PμSL）技术平台，构建起从设备、材料、加工工艺的完整解决方案，可实现从2μm至25μm级别的复杂三维结构打印，赋能微结构功能器件的新材料开发。在材料生态层面，开发了功能树脂、生物应用树脂、工程应用树脂、陶瓷浆料、高精度生物墨水等多元材料体系。其中，陶瓷浆料打印工艺突破性实现孔径约10μm、杆径17μm的微结构加工极限，可稳定制备复杂几何特征的一体化陶瓷构件。工程应用树脂中，牺牲树脂具备可溶性特性，可与注塑工艺结合，为PDMS、LCP、POM等工业级塑料件提供成型路径。

微尺度加工，构筑新材料研发基石

01功能性材料：导电离子凝胶

由于优异的离子导电性、可拉伸性和热稳定性，离子凝胶成为构建离电器件的理想材料。通过合理的结构设计能够显著的提高器件的传感性能。然而，目前离子凝胶结构的加工主要依赖于模板法，这一过程繁琐耗时，限制了结构的几何复杂性。相比之下，基于数字光处理（digital light processing，DLP）的3D打印技术能够实现复杂三维结构的快速成型，因此在制造高精度的离子凝胶微结构方面具有很大的优势。尽管如此，目前开发的光固化离子凝胶在同时获得优异的机械性能和高电导率方面仍面临挑战。

针对这一问题，南方科技大学机械与能源工程系葛锜教授开发了一种高电导率、大变形的光固化离子凝胶。通过光聚合诱导的微相分离策略，离子凝胶内部形成了导电纳米通道和交联聚合物骨架交错分布的双连续相纳米结构，在不牺牲材料力学性能的前提下，将离子凝胶的电导率提高到了3.2S/m。离子凝胶前驱体溶液粘度低、光固化速度快，能够很好的适配光固化3D打印系统。

研究团队采用摩方精密超高精度微纳3D打印系统：nanoArch? S130（精度：2 μm）3D打印设备，制备出宽度为5 μm的高精度线条，以及特征尺寸为50 μm的复杂三维Gyroid结构，并利用摩方精密microArch? S240（精度：10 μm）3D打印设备打印了大尺寸的Octet truss结构。因为离子凝胶的在宽温度范围内具有良好的稳定性，所以3D打印的离子凝胶结构在高温和低温环境下都能保持良好的导电性和拉伸性。

图：离子凝胶的3D打印

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50797-w

02亚微米精度单光子3D打印熔融石英玻璃

透明熔融石英玻璃作为一种不可或缺的重要材料，在现代社会中具备广泛应用价值。其卓越性能使得它在日常生活、科学和工业领域均发挥着重要作用。尽管熔融石英玻璃具备卓越的光学性能、热稳定性和化学耐久性等优异特点，但其高硬度和高脆性使得其可加工能性备受诟病。目前，传统熔融石英玻璃微结构制备工艺面临着流程复杂、成本高昂以及材料易碎等诸多挑战，并且在实现复杂三维（3D）结构方面仍然存在巨大困难。这给新型玻璃微纳米器件的开发、高效制造和在先进功能领域的应用带来了巨大的挑战。

香港理工大学3D打印中心温燮文教授联合香港大学机械工程系陆洋教授，提出了一种通过摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）3D打印技术制备同时具有亚微米特征及毫米/厘米级尺寸的熔融石英玻璃三维构件的方法。研究者选择了聚乙二醇功能化的二氧化硅纳米颗粒（平均直径~11.5 nm）胶体和两种丙烯酸酯作为聚合物前驱体，保证二氧化硅纳米颗粒良好的相容性和分散性。结合面投影微立体光刻3D打印灵活地创建具有复杂的三维亚微米结构的高性能透明熔融石英玻璃，其分辨率、构建速度及成型幅面均超越了目前大多数其他3D打印玻璃技术几个数量级。

图：面投影微立体光刻3D打印所得具有多尺度临界特征的透明熔融石英玻璃多层级点阵。（a）多层级点阵结构；（b）多层级点阵网络；（c & d）单个多层级点阵胞元；（e）多层级架构；（f）基础点阵；（g & h）基础杆件及其具备的亚微米特征。尺寸跨度由mm逐步减少到nm，接近5个数量级。

利用面投影微立体光刻3D打印透明熔融石英玻璃微透镜阵列，其具有亚纳米级别的表面粗糙度（Ra≈0.633 nm）。同时在成像方面，具备优良的均匀性、清晰度、对比度和锐度。在该研究中，熔融石英玻璃三维微纳样品由摩方精密超高精度微纳3D打印设备：nanoArch? P130（精度：2μm）制备。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46929-x

03邻苯二甲腈树脂制备玻碳

新加坡南洋理工大学胡晓教授团队研发了一款新型可光固化的邻苯二甲腈（PN）单体并制备了可3D打印树脂，通过PμSL技术以及固化热解处理，成功实现了玻璃碳（Glassy Carbon）的精密微加工。研究者首先合成了可光固化PN单体并溶解在溶液中配成可打印树脂，然后利用PμSL技术，并采用摩方精密高精度微纳3D打印系统：nanoArch? S140（精度：10 μm）将得到的树脂打印成型具有微米分辨率的3D结构。之后，经过热处理和热裂解转化成为具有复杂结构的玻璃碳产物。由于所制备PN单体的高碳产率，这种利用前驱体策略和3D打印技术得到的玻璃碳结构，不仅实现了微米尺度上的结构复杂性，同时在保持了玻璃碳产物的结构完整性，保真性和低收缩性。此方法为推进玻璃碳在医疗工具、电化学器件、精密微成型设备，以及在能源和航空航天技术中的应用提供了一个新的设计思路。

图：使用新型PN树脂打印的3D结构以及热处理后的结构和转换为玻璃碳的结构。

该项研究通过使用可光聚合PN树脂和PμSL技术制造出来复杂的玻璃碳微结构。所研发的PN树脂具有出优异的热性能，机械性能和高碳产率；热解后所得到的玻璃碳产品有低收缩率和优异的结构完整性。利用精密加工方法成功制造出来的玻璃碳接骨螺钉、电极和微流体模具等功能性的产品，展现了该树脂以及这种制造方法在医疗、电化学和微制造领域的广阔应用潜能，也进一步展示了增材制造技术（例如PμSL技术）在材料复杂结构加工方面的优势和潜力。

论文链接: https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104053

多路协同，助推新材料产业生态建设

中国材料大会是新材料领域国家级学术交流平台，也是链接国际材料科技合作的重要窗口，至今已成功举办24届，其核心目标是解决行业发展中的重大共性问题和新兴产业推进的关键难题，为我国新质生产力建设提供支撑。本届中国材料大会将于2025年7月5-8日在福建·厦门召开，摩方精密将同期带来最新设备技术、材料体系、加工工艺及应用案例。

新材料产业生态建设，需要多方合力完成。在中国制造业迈向高端化、智能化的进程中，微纳3D打印承载着“精密制造”的重要使命。以摩方精密为代表的企业，正在持续打通设计、材料、设备与工艺间的壁垒，加快推动微纳结构在航空航天、微电子、医疗器械、新能源等领域的材料革新与应用落地。相信随着产业生态的完善与核心技术的突破，一条自主可控、协同共进的新材料与先进制造融合发展路径正加速形成，为我国在全球战略性新兴产业竞争中注入持续动能。