自然界的啟示：仿生學中的微納3D打印

自然界包羅萬象，給予了人類無限的啟發。在物競天擇，適者生存的自然規律下，孕育出種類繁多的生物體，在萬物漫長生長過程中，人們善于研究生物體的結構與功能，根據生物習性、生長規律、結構特征、防御策略等發明創造出兼具復雜結構且精巧實用的技術，仿生學（Bionics）應運而生。

仿生學是一門古老的學科，是指人們通過分析生物體的結構與功能工作原理，模仿生物體的結構、功能、行為或機制，設計出新的設備、工具和科技，以此達到特定目標并解決特定問題，它們被廣泛用于醫療、航天航空、建筑、環境、材料等領域，卓有成效地解決了人類在生產、科研、生活等遇到的難題。

01 師法自然，PµSL技術與仿生學

發展至今，仿生學逐漸進步到更精密的行業應用，我們可以看到利用蜜蜂飛行方式發明出的蜜蜂機器人，可任意穿梭于狹窄空間，協助人類執行災區等危險環境檢測；利用荷葉的超級疏水性設計出的自清潔表面材料，可有效解決能源消耗難題。另外，還有用于醫療行業的人工耳蝸、仿生眼、可穿戴的仿生軟體機器人等。仿生學在生物醫療、超材料、微機械、微流控、新能源、新材料、安全防控等應用方向，不斷開創了更具前瞻性和科技力的發展領域。

摩方精密在仿生學應用有著豐富的科研經驗，在研究生物體結構與特性之間的相關性中，設計制備出具有該特性的結構和材料，通過面投影微立體光刻（PµSL）技術，可完成復雜三維微結構的快速成型制作，摩方精密制備出的仿生結構被應用于超材料、微流控器件、生物醫療、微機械、微納光學器件、新能源等眾多領域。

02 客戶案例，PµSL技術助力科研新突破

在仿生學領域，摩方精密已與眾多科研機構合作完成了多項科研成果。

①香港城市大學王鉆開團隊

香港城市大學王鉆開教授及其合作者借鑒南洋杉葉片多重懸臂結構特征，利用摩方精密nanoArch® S140設備制備了仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面，通過建立3D固/液界面交互作用，實現流體運動方向的自主選擇。其研究成果以“3D capillary ratchet-induced liquid directional steering”為題發表在國際期刊Science上。

論文鏈接https://www.science。。ｏｒｇ/doi/10.1126/science.abg7552

②中國科學院吳晅團隊

中國科學院合肥物質科學研究院吳晅課題組受爬巖魚吸附現象的啟發，研制了一款邊緣具有分層微結構的仿生吸附器件，通過摩方精密nanoArch® S140打印系統和膠體球刻蝕技術制造了具有不同仿生特征的仿生吸盤，順利驗證了微結構形狀和規模、表面粗糙度和邊緣材料對仿生吸盤粘附力的影響。

論文鏈接：https://doi.org/10.3390/biomimetics7040202

③香港城市大學陸洋團隊

香港城市大學陸洋教授課題組研究海螺殼交錯層狀微納結構，觀測其內部的軟-硬界面可在保證有效能量吸收的同時合理調控生成裂紋的走向，受此啟發提出了一種的機械超材料結構設計長程周期性概念。利用摩方精密nanoArch® P130, S140超高精度3D打印系統，協助團隊實現了仿生機械超材料單元在微米尺度的高分辨制備。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c12297

④西南科大李國強/海河實驗室曹墨源

西南科技大學微納仿生系統與智能化研究團隊李國強教授與海河實驗室曹墨源研究員合作，受魚刺微油滴操控功能、水稻葉表面各向異性液滴滑動現象啟發，利用摩方精密nanoArch® S140、P150技術制備了一種多仿生槽錐刺結構（BGCS），可實現水下油滴的逆重力高效運輸與收集。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202201035

⑤湖南大學王兆龍團隊

湖南大學王兆龍課題組觀察到自然界的樹木依靠其的根莖系統，可以從很深的土壤里吸取水分，利用毛細力向上運輸到葉片中進行光合作用。基于仿生太陽能蒸發器優秀的蒸發性能與液體輸運能力，研究人員將其應用在污水降解及海水淡化等方面。在摩方精密nanoArch® P140設備支持下，成功制備了仿生微通道及水凝膠蒸發器樣品，從而協助團隊實現富含碳納米顆粒的多孔水凝膠網絡結構及仿生微通道的復合蒸發器結構。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/solr.202101063

創新不限，探索不止，自然界給了人類無限的想象力空間，讓我們串聯起生物與科技的橋梁。和諧共生，科技向善，人們要做的不是征服自然，而是利用大自然賦予的神秘力量，攫取更多靈感解決現實世界中的各種問題，推動人類走向更高的文明。

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