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，研究人員能夠操縱氣泡與液滴的生成、運動與融合，進而構(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、可擴展性不足。

在這一背景下，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（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，研究團隊據(jù)此設(shè)計出一種流體邏輯控制方法，可在晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)實現(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)計中，實現(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，可顯著增強相間傳質(zhì)，實現(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)電子實驗室已引進摩方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)、微傳感器及先進生物器件等領(lǐng)域的創(chuàng)新進程。

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個國家的數(shù)千家企業(yè)、高校及科研機構(gòu)，涵蓋精密電子、醫(yī)療器械、新能源等多個行業(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。