美國(guó)西北大學(xué)DLP 3D打印鏡片，iPhone變身檢測(cè)疾病顯微鏡

2018年3月29日，南極熊獲悉，美國(guó)西北大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種3D打印毫米級(jí)成像鏡頭的新方法。 該技術(shù)可用于定制隱形眼鏡或?qū)Phone變成能識(shí)別疾病的顯微鏡。

使用3D打印的技術(shù)來(lái)制造透鏡，存在著很多難題，比如在層與層之間一旦產(chǎn)生錯(cuò)層，則整個(gè)透鏡就會(huì)廢掉。因此，使用其他的方法似乎更加實(shí)際一些。

當(dāng)西北大學(xué)的工程師最近嘗試3D打印自己的鏡片時(shí)，他們遇到了這個(gè)問(wèn)題：鏡片彎曲層由光固化樹(shù)脂制成，產(chǎn)生可見(jiàn)的層紋，根本不適用于任何類型的成像應(yīng)用。

西北大學(xué)機(jī)械工程學(xué)副教授孫程描述了這樣一個(gè)事實(shí)：“我們意識(shí)到層層疊加造成了表面粗糙，層厚通常為5微米，而可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為約0.5微米，這會(huì)產(chǎn)生粗糙的表面?！?br />
當(dāng)然，這個(gè)結(jié)果是可以預(yù)料的，所以研究人員想到了其他3D打印鏡頭的方法。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究，他們決定嘗試兩步分層和拋光的過(guò)程 - 如果DLP樹(shù)脂3D打印機(jī)本身不會(huì)產(chǎn)生完美光滑的表面，為什么不用輔助手來(lái)補(bǔ)充該過(guò)程？

“首先，我們使用灰度圖像在步驟之間創(chuàng)建更多的轉(zhuǎn)換，”Sun說(shuō)。 “然后，我們用相同的光固化樹(shù)脂涂覆表面，形成進(jìn)一步平滑表面的彎月面?！?br />
經(jīng)過(guò)100多次嘗試，研究人員終于實(shí)現(xiàn)了他們的目標(biāo)：3D打印的透明鏡片具有光滑的表面（小于7納米表面粗糙度），適用于成像應(yīng)用。

但是3D打印研究的激動(dòng)人心的部分不僅僅是西北大學(xué)能夠3D打印功能鏡頭，畢竟，德國(guó)光刻專家Nanoscribe、中國(guó)深圳摩方材料等其他團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了一些成功。獨(dú)特成就是研究人員現(xiàn)在能夠提高制造這些鏡片的絕對(duì)速度。

“如果你想制作一個(gè)鏡頭，你想在兩個(gè)小時(shí)還是兩個(gè)星期內(nèi)制作鏡頭？”研究的主要作者Xiangfan Chen（應(yīng)該是中國(guó)人）問(wèn)道。 “我們對(duì)這個(gè)鏡頭感到非常興奮?！?br />
拋光3D打印鏡頭的應(yīng)用很多。 Sun說(shuō)，光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的許多設(shè)備都可以從這種鏡頭中受益，研究人員現(xiàn)在計(jì)劃制作更大尺寸的3D打印鏡頭。

但這些樹(shù)脂鏡片最令人興奮的未來(lái)應(yīng)用之一可能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。研究人員認(rèn)為，他們快速制造的鏡片最終可用于內(nèi)窺鏡或光學(xué)顯微鏡，這可以幫助檢測(cè)癌癥等疾病。

這些鏡頭甚至可以被未開(kāi)發(fā)區(qū)域的醫(yī)療專業(yè)人員用于診斷成像。另一方面，它們也可以用作定制隱形眼鏡來(lái)抵抗圓錐角膜，角膜疾病的影響。

Sun說(shuō)：“到目前為止，我們嚴(yán)重依賴拋光鏡片耗時(shí)且成本高昂的工藝。” “通過(guò)3D打印，現(xiàn)在您可以快速自由設(shè)計(jì)和定制鏡頭。”

“Advanced Materials”雜志發(fā)表的研究成果 “High‐Speed 3D Printing of Millimeter‐Size Customized Aspheric Imaging Lenses with Sub 7 nm Surface Roughness”

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201705683

編譯自：3ders

很好的工作