多孔介質(zhì)內(nèi)的氣泡流動常呈現(xiàn)出高度復(fù)雜且難以預(yù)測的特性，這對實(shí)現(xiàn)其精確控制提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。由于缺乏有效的調(diào)控手段，不僅制約了多孔介質(zhì)內(nèi)多相流動行為的人為干預(yù)能力，也直接影響了一系列工業(yè)設(shè)備與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化。隨著微流控技術(shù)的興起，憑借對微通道結(jié)構(gòu)與流體交匯區(qū)域的精確設(shè)計(jì)，研究人員能夠操縱氣泡與液滴的生成、運(yùn)動與融合，進(jìn)而構(gòu)建復(fù)雜乳液體系并執(zhí)行特定化學(xué)或生物操作。然而，傳統(tǒng)微流控系統(tǒng)仍受限于其封閉式的二維通道結(jié)構(gòu)，往往將多相流過程約束在百微米尺度范圍內(nèi)，導(dǎo)致系統(tǒng)通量有限、可擴(kuò)展性不足。

在這一背景下，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）開展了前瞻性研究，展示了如何通過3D打印技術(shù)制備的結(jié)構(gòu)化多孔介質(zhì)，對注入氣體的流動路徑實(shí)現(xiàn)確定性控制。該結(jié)構(gòu)化多孔介質(zhì)可精確調(diào)控氣液界面形態(tài)，引導(dǎo)兩相流體在多孔材料中的分布行為。被導(dǎo)向與分布后的氣泡能夠與周圍液體發(fā)生充分的物理與化學(xué)相互作用，研究團(tuán)隊(duì)據(jù)此設(shè)計(jì)出一種流體邏輯控制方法，可在晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對流向的智能重定向。這一方法為構(gòu)建用于反應(yīng)捕獲系統(tǒng)和高效曝氣生物反應(yīng)器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)，形成可精準(zhǔn)調(diào)控的兩相邊界模式，從而顯著提升液相與氣相反應(yīng)劑的利用效率。該研究以“Three-Dimensional Bubble Fluidics in Architected Porous Media"為題發(fā)表在國際期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

研究中關(guān)鍵的肺狀通道結(jié)構(gòu)（圖2）與S形晶格結(jié)構(gòu)（圖3），均采用摩方精密microArch® S240 （精度：10μm）高精度3D打印系統(tǒng)制造，為復(fù)現(xiàn)復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)提供了可行制造方案。這一技術(shù)平臺通過將氣泡的預(yù)期形狀與流動路徑“編碼"到三維晶格設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了從被動觀察到主動架構(gòu)流體行為的跨越。在CO?吸收器中，通過確定性控制氣液界面分布，可顯著增強(qiáng)相間傳質(zhì)，實(shí)現(xiàn)更高效、更持久的碳捕獲。在生物反應(yīng)器中，該方法可用于優(yōu)化氧氣分布，為反應(yīng)器內(nèi)活細(xì)胞提供更均勻的曝氣，從而提升反應(yīng)器性能。

#Empowering Global Scientific Research and Innovation

以精密制造，賦能全球科研創(chuàng)新

隨著澳大利亞莫納什大學(xué)的BioPRIA研究所與韓國延世大學(xué)生物醫(yī)學(xué)電子實(shí)驗(yàn)室已引進(jìn)摩方microArch® S150（精度：25μm）3D打印系統(tǒng)，悉尼大學(xué)查爾斯·珀金斯中心——這一全球多學(xué)科健康研究重鎮(zhèn)也引入了S150，旨在為糖尿病、肥胖癥及心血管疾病的機(jī)制研究與防治方案，開發(fā)新一代的研究工具與全新解決方案。該設(shè)備自上市以來，在短期內(nèi)已獲得多家高校及科研機(jī)構(gòu)的批量訂單，展現(xiàn)出巨大的科研應(yīng)用潛力。

澳大利亞國家制造中心（ANFF） 已將全澳自動化微納3D打印系統(tǒng)microArch® S240A（精度：10μm）納入其旗艦平臺，并正式確立其為微納制造領(lǐng)域的核心科研裝備。該設(shè)備正在為澳大利亞的科研人員提供從原理驗(yàn)證到功能原型制作的全流程支持，顯著加速了在新材料開發(fā)、微傳感器及先進(jìn)生物器件等領(lǐng)域的創(chuàng)新進(jìn)程。

摩方精密的微納3D打印技術(shù)正持續(xù)為全球科學(xué)研究提供強(qiáng)大的制造能力。支持從微米到厘米級別的跨尺度復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化成型，成為前沿科學(xué)探索與工業(yè)研發(fā)的關(guān)鍵制造平臺。依托其多材料兼容能力（涵蓋高性能樹脂、生物相容性樹脂、陶瓷漿料及水凝膠材料等），摩方系統(tǒng)可滿足特種應(yīng)用場景中對材料功能性與結(jié)構(gòu)精細(xì)度的雙重要求。目前，摩方技術(shù)和設(shè)備已服務(wù)全球40個(gè)國家的數(shù)千家企業(yè)、高校及科研機(jī)構(gòu)，涵蓋精密電子、醫(yī)療器械、新能源等多個(gè)行業(yè)，成為推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展和制造轉(zhuǎn)型升級的重要力量。