微流控（Microfluidics）作為微全分析系統(tǒng)的核心載體，是一種使用微通道處理或操控微小流體的技術(shù)。伴隨其在多學(xué)科交叉融合中的深度演進(jìn)，微流控光學(xué)器件已躍升為前沿技術(shù)創(chuàng)新的標(biāo)志性領(lǐng)域。該領(lǐng)域通過(guò)微流控與光學(xué)器件的協(xié)同創(chuàng)新，為傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)開(kāi)辟了微型化集成、陣列化構(gòu)型、低成本量產(chǎn)及高精度動(dòng)態(tài)調(diào)控的變革性路徑。

這種微尺度下的動(dòng)態(tài)光路重構(gòu)，實(shí)質(zhì)是微流控光學(xué)器件對(duì)傳統(tǒng)光學(xué)體系的技術(shù)創(chuàng)新迭代。 作為微流控技術(shù)的核心分支之一，其依托微型化、陣列化、智能化的原生優(yōu)勢(shì)，正在重構(gòu)光路設(shè)計(jì)范式。而驅(qū)動(dòng)這場(chǎng)變革的底層支撐，正是以高精度3D打印技術(shù)為代表的先進(jìn)制造能力——它以突破性的超高加工精度與一體化成型效率，成為攻克微流控光學(xué)器件規(guī)模化瓶頸的核心支撐。

01 光流體革命：高精度微流道重構(gòu)液體透鏡動(dòng)態(tài)調(diào)焦

深圳技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種具有可控液氣界面的可調(diào)光流液滴透鏡，展示了微流控與光學(xué)融合的精密控制能力。該器件以直徑僅2mm的液滴作為光學(xué)界面，其核心支撐結(jié)構(gòu)——包含直徑0.3mm微流道的微流控樣件，由摩方面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)（nanoArch® P140，精度：10μm）一體化打印成型。

通過(guò)集成熱電冷卻器驅(qū)動(dòng)氣壓變化，研究人員實(shí)現(xiàn)了液滴曲率的動(dòng)態(tài)調(diào)控：當(dāng)溫度在24℃至34℃區(qū)間變化時(shí)，透鏡焦距從17mm縮短至5mm，成像清晰度隨之實(shí)時(shí)改變。這一設(shè)計(jì)的革命性在于擺脫了傳統(tǒng)液體透鏡對(duì)高壓電場(chǎng)的依賴(lài)，僅需0.5V低電壓驅(qū)動(dòng)。微流道結(jié)構(gòu)的精密密封性與表面光滑度確保了液體界面的穩(wěn)定性，為用于視覺(jué)成像等微型光學(xué)系統(tǒng)提供了全新解決方案。

02 仿生之眼：3D打印視網(wǎng)膜血管模型重塑光學(xué)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院胡志雄課題組開(kāi)發(fā)了一種基于3D打印模具的軟光刻和旋轉(zhuǎn)涂層技術(shù)，快速、高分辨率且經(jīng)濟(jì)地制造了一個(gè)多血管網(wǎng)絡(luò)和多層結(jié)構(gòu)的微流控視網(wǎng)膜模體。這種視網(wǎng)膜模體不僅具有與人眼相應(yīng)的物理尺寸和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)屬性，而且已通過(guò)OCTA系統(tǒng)和商用共焦視網(wǎng)膜眼底鏡的測(cè)試，證明了其作為測(cè)試設(shè)備的可行性。

為了模擬人眼視網(wǎng)膜的光學(xué)特性，該模體采用不同濃度二氧化鈦納米粉末的聚二甲基硅氧烷（PDMS）為原材料進(jìn)行制作。該團(tuán)隊(duì)選擇采用摩方精密nanoArch® S140（精度：10μm）3D打印設(shè)備制造出模具后，再對(duì)其進(jìn)行翻模，制造出簡(jiǎn)單、快速且低成本的軟光刻模具。此外，團(tuán)隊(duì)還采用了特定的后處理方法，有效避免了由于3D打印模具中磷酸鹽基光引發(fā)劑的殘留而導(dǎo)致的PDMS固化抑制問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高精度復(fù)雜的3D打印模具的層狀結(jié)構(gòu)PDMS模體的脫模。

03 流態(tài)感知革命：一體成型微流控光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)檢測(cè)

卡塔尼亞大學(xué)Lorena Saitta課題組采用面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)和基于3D打印的PDMS翻模技術(shù)制備了用于段塞流檢測(cè)的微流控光學(xué)器件，通過(guò)對(duì)比研究評(píng)估了兩種加工技術(shù)及其制備材料的利弊。研究人員基于PμSL技術(shù) （nanoArch® S140，精度：10μm）采用摩方HTL光敏樹(shù)脂一步成型了微流控光學(xué)器件。

作為對(duì)比，研究人員還采用基于聚合物噴射3D打印的PDMS翻模技術(shù)多步工藝制備了微流控光學(xué)器件。兩種加工方法制備的器件進(jìn)口和出口定位不同，HTL器件的進(jìn)口和出口與微通道同軸對(duì)齊，而PDMS器件受限于加工方法，其進(jìn)口和出口正交于微通道。得益于摩方一體化成型工藝，HTL器件實(shí)現(xiàn)了高氣密性結(jié)構(gòu)，可有效防止微流道內(nèi)的液體泄漏問(wèn)題。

04 精度邊界突破：微納制造重構(gòu)光學(xué)未來(lái)

摩方面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)持續(xù)賦能微流控光學(xué)領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。憑借其微米級(jí)超高精度與嚴(yán)苛公差控制能力，該技術(shù)成功將復(fù)雜微通道、仿生網(wǎng)絡(luò)等精密結(jié)構(gòu)的制造，從理論構(gòu)想轉(zhuǎn)化為可規(guī)?；瘜?shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化流程。目前，由摩方精密3D打印系統(tǒng)賦能的前沿成果相繼涌現(xiàn)，印證了微納3D打印技術(shù)對(duì)全球科研生態(tài)的驅(qū)動(dòng)價(jià)值——其已助力800余所頂尖機(jī)構(gòu)在仿生、微機(jī)器人、精密電子、5G通信及生物醫(yī)療等交叉領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破。

從液滴透鏡的動(dòng)態(tài)曲率調(diào)控、視網(wǎng)膜血管的高保真光學(xué)仿生，到工業(yè)流體的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)感知，微流控光學(xué)器件正以高制造精度深度融入人類(lèi)探索與改造客觀世界的進(jìn)程。未來(lái)，源自中國(guó)智造的精密制造體系，必成為全球科學(xué)家重構(gòu)光學(xué)未來(lái)圖景的核心基石。