MIT團隊推出首臺芯片級3D打印機

時間:2025-07-11

來源:電子技術應用

導語:7 月 6 日消息,麻省理工學院(MIT)與得克薩斯大學奧斯汀分校聯(lián)合開發(fā)出了全球首款芯片級 3D 打印機原型。相關成果已發(fā)表于《自然》子刊,團隊下一步將開發(fā)可單步全息固化的光子芯片系統(tǒng)。

  7 月 6 日消息,麻省理工學院(MIT)與得克薩斯大學奧斯汀分校聯(lián)合開發(fā)出了全球首款芯片級 3D 打印機原型。相關成果已發(fā)表于《自然》子刊,團隊下一步將開發(fā)可單步全息固化的光子芯片系統(tǒng)。

  據(jù)介紹,原型芯片搭載 160 納米厚光學天線(普通紙張約 10 萬納米厚),整體尺寸甚至小于 25 美分硬幣,可通過毫米級光子芯片發(fā)射可重構光束,使樹脂在可見光波長照射下快速固化成型。

  這款概念驗證設備由單枚光子芯片構成,無任何活動部件。芯片表面集成微米級光學天線陣列,通過操控光束射入特制樹脂槽。

  據(jù)介紹,這種樹脂經(jīng)過特殊優(yōu)化設計,可在特定可見光波長下迅速固化。研究人員成功打印出包括“M-I-T”字母在內(nèi)的任意二維圖案,全程僅需幾秒時間。后續(xù),科研人員希望使樹脂槽底部的光子芯片發(fā)射三維全息可見光,從而一步完成物體整體固化。這種便攜設備有望應用于醫(yī)療定制(如手術器械部件)與工程現(xiàn)場快速原型制作。

  設備工作時,外部激光驅(qū)動天線向樹脂槽發(fā)射可控可見光束。研究人員采用液晶材料制成緊湊型調(diào)制器(長約 20 微米),通過電場精確調(diào)控光束振幅與相位,實現(xiàn)非機械式光束轉(zhuǎn)向。

  論文作者、電子工程與計算機科學系教授耶萊娜?諾塔羅斯(Jelena Notaros)表示:“該系統(tǒng)正在徹底重新定義 3D 打印機的概念。它不再是實驗室工作臺上的大型設備,而是手持便攜的工具。這項技術可能催生的新應用以及它對 3D 打印領域的改變令人振奮?!?/p>

  研究核心突破源于硅光子學與光化學的跨學科結(jié)合。諾塔羅斯團隊此前開發(fā)的集成光學相控陣系統(tǒng),通過芯片表面微天線陣列操控光束方向。與此同時,奧斯汀分校佩奇團隊(Page Group)首創(chuàng)了可見光波長快速固化樹脂技術 —— 這也是芯片級 3D 打印機的關鍵所在。

  論文第一作者薩布麗娜?科爾塞蒂(Sabrina Corsetti)解釋道:“過去用于激光雷達的紅外波長光子芯片難以實現(xiàn)樹脂完全固化。此次我們通過可見光固化樹脂與可見光發(fā)射芯片在標準光化學和硅光子學之間找到交匯點,兩種技術的融合催生了全新概念?!?/p>


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