科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，近年來(lái)，不斷崛起的國(guó)產(chǎn)高端精密制造裝備，正在彰顯技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。
2025年5月6日，央視新聞直播間系列報(bào)道《產(chǎn)業(yè)變革看廣東》，聚焦科技創(chuàng)新發(fā)展，探訪了一批來(lái)自粵港澳大灣區(qū)科技企業(yè)。其中，南方科技大學(xué)多功能增材制造與4D打印實(shí)驗(yàn)室葛锜教授團(tuán)隊(duì)，在離心式DLP多材料3D打印技術(shù)取得突破性成果，向世界展示了大灣區(qū)科技創(chuàng)新的硬核實(shí)力。
鏡頭掃過(guò)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，摩方精密的兩臺(tái)標(biāo)志性設(shè)備nanoArch? S130（精度：2μm）和microArch? S240（精度：10μm）正靜靜運(yùn)轉(zhuǎn)。從助力科研創(chuàng)新到支持產(chǎn)業(yè)落地，摩方精密也正在以精密制造能力，加速推進(jìn)原創(chuàng)性科研成果產(chǎn)出，讓實(shí)驗(yàn)室的突破成為產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力。
圖：葛锜教授身后兩臺(tái)摩方3D打印設(shè)備。左為microArch? S240（精度：10μm），右為nanoArch? S130（精度：2μm）。
以實(shí)驗(yàn)室為起點(diǎn)，構(gòu)筑原創(chuàng)科研技術(shù)基石
葛锜教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于4D打印與智能材料研究，而摩方3D打印系統(tǒng)的引入為其科研提供了“從0到1”的底層技術(shù)支撐，讓我們一起回顧下其團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在新材料領(lǐng)域的突破性科研成果：
01 光固化、熱變色形狀記憶聚合物
葛锜教授與湖南大學(xué)王兆龍、段輝高教授合作，基于摩方nanoArch? S140（精度：10μm），開(kāi)發(fā)了一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)變形變色的形狀記憶聚合物體系，設(shè)計(jì)制造了精度高達(dá)20μm的特征結(jié)構(gòu)。
該材料體系用于二維碼和多級(jí)防偽圖案的高精度制造，實(shí)現(xiàn)了多重加密和特定溫度區(qū)間的信息顯示，并有望用于數(shù)據(jù)加密、智能防偽等領(lǐng)域。這項(xiàng)工作為構(gòu)建功能化的4D打印提供了新的材料體系，還激發(fā)了數(shù)據(jù)加密和防偽的新方法，有利于拓寬4D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍。
DOI：10.1021/acsami.1c02656
02 芳綸納米纖維增強(qiáng)的可3D打印水凝膠
葛锜教授團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)李曉雁教授共同研發(fā)，向可3D打印水凝膠前驅(qū)體溶液中引入芳綸納米纖維，在紫外光下固化后得到了芳綸納米纖維增強(qiáng)的水凝膠復(fù)合材料。與未增強(qiáng)的水凝膠相比，僅引入0.3 wt%的芳綸納米纖維，即可使水凝膠的模量提高約30倍，強(qiáng)度、斷裂能和疲勞閾值提高約一個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)還能夠保持較高的斷裂伸長(zhǎng)率。
團(tuán)隊(duì)成員使用microArch? S240 制備了具有復(fù)雜幾何形狀的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其中3×3×3的gyroid和IWP點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的壁厚分別為~350μm和~330μm，3×3×3的octet點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的桿徑為~650μm，同時(shí)還制備了人類心臟結(jié)構(gòu)，壁厚范圍為150-300μm。
DOI：/10.1016/j.mattod.2023.07.020
03 高精度高強(qiáng)度聚合物衍生SiOC陶瓷
葛锜教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種具有超高打印精度和高陶瓷產(chǎn)率的PCP前驅(qū)體，采用摩方精密nanoArch? S130和microArch? S240 3D打印系統(tǒng)，制備了尺寸從亞毫米到厘米的多種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)。
PCP前驅(qū)體在1100℃真空熱解后轉(zhuǎn)化為SiOC陶瓷，陶瓷產(chǎn)率高達(dá)56.9%。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于三重周期極小曲面的I-WP結(jié)構(gòu)（孔隙率80%），該結(jié)構(gòu)SiOC陶瓷抗壓強(qiáng)度高達(dá)240 MPa，實(shí)際密度僅為0.367 g/cm3，對(duì)應(yīng)比強(qiáng)度為6.54×105 N·m/kg。超高打印精度、優(yōu)秀的比強(qiáng)度、高陶瓷產(chǎn)率以及復(fù)雜高精度零部件的可加工性能，這些特性可極大的促進(jìn)PDC陶瓷在工程領(lǐng)域和極端環(huán)境中的應(yīng)用。
DOI：10.1016/j.addma.2023.103889
04 高性能共價(jià)適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)形狀記憶聚合物
葛锜教授課題組開(kāi)發(fā)了一種適用于高分辨率DLP 3D打印的高力學(xué)性能共價(jià)適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)形狀記憶聚合物（MRC-SMP），實(shí)現(xiàn)了可完全重構(gòu)、高斷裂應(yīng)變、高精度4D打印。MRC-SMP在編程和重新配置溫度下都表現(xiàn)出高變形性，這使得MRC-SMP能夠在大變形下多次重新編程和配置。通過(guò) microArch? S240 可以打印出高復(fù)雜度高精度的可重構(gòu)形狀記憶三維晶格結(jié)構(gòu)。
DOI：10.1126/sciadv.adl4387
05 高電導(dǎo)率、大變形光固化離子凝膠
葛锜教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種高電導(dǎo)率、大變形的光固化離子凝膠。通過(guò)光聚合誘導(dǎo)的微相分離策略，離子凝膠內(nèi)部形成了導(dǎo)電納米通道和交聯(lián)聚合物骨架交錯(cuò)分布的雙連續(xù)相納米結(jié)構(gòu)，在不犧牲材料力學(xué)性能的前提下，將離子凝膠的電導(dǎo)率提高到了3.2 S/m。研究團(tuán)隊(duì)采用nanoArch? S130 打印出寬度為5μm的高精度線條，以及特征尺寸為50μm的復(fù)雜三維Gyroid結(jié)構(gòu)，并利用microArch? S240 打印了大尺寸的Octet truss結(jié)構(gòu)。
DOI：10.1038/s41467-024-50797-w
向產(chǎn)業(yè)多維并進(jìn)，賦能創(chuàng)新成果落地生根
發(fā)展至今，摩方精密在設(shè)備制造、技術(shù)迭代、材料研發(fā)、加工工藝構(gòu)建了高精密微納3D打印技術(shù)壁壘，助力科研和工業(yè)單位在生物醫(yī)療、仿生技術(shù)、超材料、新材料、半導(dǎo)體、高端通訊等“卡脖子”領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車。
基于摩方全球戰(zhàn)略布局，不僅聚焦大灣區(qū)，同時(shí)也在重慶、北京、廈門、珠海等地打造了集資金、技術(shù)、人才與應(yīng)用場(chǎng)景于一體的協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)。以創(chuàng)新科技成果產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，迅速打通科研至產(chǎn)業(yè)化的“快車道”，將超精密增材制造技術(shù)開(kāi)放給當(dāng)?shù)仄髽I(yè)、科研機(jī)構(gòu)，逐步形成集技術(shù)支持、終端合作、規(guī)模化生產(chǎn)、生態(tài)拓展為一體的全鏈條服務(wù)體系，協(xié)同推進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，助推科研和企業(yè)搶占新賽道。
截至目前，摩方自主研發(fā)的微納3D打印設(shè)備已服務(wù)全球40個(gè)國(guó)家和地區(qū)、超2400家客戶，覆蓋醫(yī)療器械、精密電子、新能源、航空航天等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，并獲全球光電最高獎(jiǎng)“棱鏡獎(jiǎng)”、日本精密工學(xué)會(huì)制造獎(jiǎng)、TCT最佳硬件及聚合物系統(tǒng)獎(jiǎng)、德國(guó)紅點(diǎn)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)等國(guó)際認(rèn)可。
讓每一層微結(jié)構(gòu)，疊加成中國(guó)智造的底氣
央視鏡頭背后正在運(yùn)轉(zhuǎn)的摩方精密微納3D打印設(shè)備，正在用每一微米的精度突破，疊起"中國(guó)速度”和“中國(guó)精度”。每一次跨量級(jí)的制造革命，都在見(jiàn)證一個(gè)民族品牌從技術(shù)追趕者到創(chuàng)新引領(lǐng)者的歷史性跨越。
未來(lái)，摩方將繼續(xù)協(xié)同精密制造行業(yè)，向全球持續(xù)輸出國(guó)產(chǎn)先進(jìn)制造業(yè)和工業(yè)母機(jī)品牌影響力，共同構(gòu)筑中國(guó)精密制造的全球話語(yǔ)權(quán)。
