雙光子光刻是一種3D打印方法，與大多數激光3D打印技術不同，3D激光打印技術的分辨率受3D打印機激光點的大小限制，雙光子聚合技術可將打印分辨率提高到更高的精度。對于醫學研究領域，即用于藥物輸送、組織再生、化學和材料合成的應用而言，這項技術值得深入研究。我們介紹到國內外雙光子光刻納米級3D打印技術的研究進展。本期，借立陶宛維爾紐斯大學所進行的玻璃陶瓷材料納米級3D打印研究，讓我們再次踏入這個精美的微縮世界。

打印后再燒結，形成玻璃 – 陶瓷晶體結構

      立陶宛維爾紐斯大學發表了題為 Additive-Manufacturing of 3D Glass-Ceramicsdown to Nanoscale Resolution 的論文。研究團隊表示，這些非晶材料及其增材制造的產品，具有強大的潛在熒光或超導性，有助于產生恰當的量子點，并釋放納米生產的新潛力。

納米3D打印的Vytis微縮版雕塑，左邊是打印后的雕像，右邊是在1200℃下燒結1小時后的雕像。圖片來源：維爾紐斯大學。

        研究人員采用的3D打印技術為雙光子光刻技術，采用超快脈沖飛秒激光來精確固化光反應材料。根據3D科學谷的市場觀察，德國Nanoscribe已經商業化的納米級3D打印設備也是采用雙光子光刻技術。在維爾紐斯大學的研究中，這種技術被稱為“超快激光3D光刻”或“3DLL”。

      在研究過程中使用的打印材料是玻璃陶瓷，或稱為“溶膠 -凝膠” SZ2080，這是一種改良的硅膠和光聚合物，經常應用在醫學研究中，用于制造UV保護涂層或量子點。在研究中，科研人員通過超快激光3D光刻技術打印了Vytis微型雕塑、立陶宛徽章、立方體、光子晶體結構和六角形支架等樣件。

打印后的微結構（左）與燒結后的微結構（右）。 圖片來源：維爾紐斯大學。

      研究團隊采用的是多步驟工藝，首先SZ2080材料被3D打印成所需形狀，有幾百納米大小。隨后，3D打印樣件在高達1500℃的溫度下進行燒結。研究團隊稱，燒結工藝分解了80％的材料成分，使打印樣件收縮40-50％，并具有比打印部件更高的分辨率。二氧化硅和氧化鋯前體存在于無機組分中，在最終燒結的陶瓷材料中會形成二氧化硅和氧化鋯晶相，形成玻璃 – 陶瓷晶體結構，從而實現卓越的機械和化學性能。

      關于這一技術的應用，研究團隊在發表的論文中表示，“超快激光3D光刻”技術為多種光學結晶無機材料微型器件的制造提供了一條新途徑。這種工藝可以制造復雜而具有彈性的微觀器件，并且具有一些新的特性，例如在惡劣的物理和化學環境中的彈性特征。該技術將可用于制造一些在惡劣物理和化學環境以及高溫環境中使用的微型器件。

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