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研究背景

微流控技術廣泛應用于不同領域，例如分析化學、微生物分析和即時醫(yī)療應用的芯片實驗室設備（lab-on-chip）等，來幫助控制微小流體。集成化是微流控設備的關鍵所在，而小型化的微流體系統(tǒng)不能實現(xiàn)液體的湍流混合，擴散式混合作為主要的混合流程則需要借助很長的微通道來實現(xiàn)。這會占用設備的面積，或者實施耗時的微納加工技術來制造復雜的混合元件。

 Nansocribe光刻系統(tǒng)制造3D多級微流控混合器

近日，來自不來梅大學微型傳感器、致動器和系統(tǒng)(IMSAS)研究所的科學家們發(fā)明了一種全新的微流道混合方式，即通過堆疊彼此交替的液流來減少擴散長度，并提出了微流控混合的新概念：多級互換混合器?？蒲腥藛T使用Nanoscribe公司的3D打印系統(tǒng)，將自由形式3D微流控混合元件集成到預制的晶圓級二維微流道中。該微型混合器可以處理高達100微升/分鐘的高流速樣品，適用于藥物和納米顆粒制造，快速化學反應、生物學測量和分析藥物等各種不同應用。

上圖：在預制的二維微流道中3D打印制作壁厚約為2µm的螺旋狀結構三級微流控混合器。

圖片來自于Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

 Nansocribe雙光子聚合技術光刻系統(tǒng)

互換式混合器是通過基于雙光子聚合原理（2PP）的Nanoscribe光刻系統(tǒng)來實現(xiàn)制作的。Nanoscribe系列光刻系統(tǒng)具有超高設計自由度和*精度的特點，能將復雜形狀的3D微流體混合器定位到二維微流體通道中。這種制全新的制造方法將3D微納結構集成到了預制的晶圓級二維微流體通道中，突出了傳統(tǒng)光刻和雙光子聚合技術的完美兼容性和優(yōu)異性能。

SEM圖片來自于: Martin Oellers, Frieder Lucklum and Michael J. Vellekoop, University of Bremen

通過使用Nanoscribe的 Photonic Professional打印系統(tǒng)制作的微流控元件*嵌入進預制的二維微流道系統(tǒng)中；科學家們運用Nanoscribe的3D微納加工技術將自由形式的3D微流體混合器直接做成微流體芯片。每個微納混合器都能在30秒內制作完成，從而確保了在一小時內完成加工整個晶圓。這要歸功于Nanoscribe3D微納加工技術，可以實現(xiàn)混合器的快速制作，即從電腦模型設計（CAD）到打印樣品的一步式操作流程。此外，在不增加原型設計成本的基礎上還可以實現(xiàn)添加或刪除設計元素的功能，以測試混合性能。所有的混合器元件都能確保*的機械穩(wěn)定性以適應預設的微流道，從而降低泄露風險。

Nanoscribe Photonic Professional GT2系統(tǒng)使用雙光子聚合(2PP)來產(chǎn)生幾乎任何3D形狀：晶格、木堆型結構、自由設計的圖案、順滑的輪廓、銳利的邊緣、表面的和內置倒扣以及橋接結構。該系統(tǒng)結合了設計的靈活性和操控的簡潔性，以及廣泛的材料-基板選擇。因此，它是一個理想的科學儀器和工業(yè)快速成型設備，適用于多用戶共享平臺和研究實驗室。

Photonic Professional GT2   雙光子微納3D打印設備

Quantum X                            灰度光刻微納打印設備

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