直播预告 | 一起探索前沿科技！明天15:00，了解超快激光制造的前沿技术与应用

Research 科技前沿

热点系列报告

超快激光制造：

前沿技术与应用

超快激光制造凭借超短脉冲激光与材料的非线性相互作用机制可实现微纳结构的精密加工。因其兼具超高精度和真三维加工能力的独特优势，超快激光制造已成为精密光学器件、先进传感器、集成光电芯片、生物医学等领域的关键赋能技术。无论是制造具有特定光学响应的超构表面，还是赋予微型机器人定制化智能功能，超快激光都展现出了无与伦比的潜力。

为深入洞察这一前沿技术的最新突破、核心挑战与发展趋势，探索其在交叉学科和新兴产业中的应用前景，《Research》隆重推出本次科技前沿热点报告，聚焦超快激光制造。本次活动由《Research》青年编委阮琦锋副教授作为主持人，邀请汪超炜副研究员、韩冰副教授作报告。

时间

6月27日15:00

报告1：基于光场调制的高效飞秒激光三维加工，汪超炜副研究员，中国科学技术大学

报告2：医疗微型机器人超快激光制造，韩冰副教授，上海交通大学

报告简介

Research科技前沿热点系列报告是由Research发起的公益性国际前沿学术交流活动，旨在搭建交流分享的平台、促进科学家的交流合作、提高我国科技工作者的学术水平。以下是报告专家和报告内容简介。

汪超炜，中国科学技术大学副研究员，2019年博士毕业于中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，获工学博士学位（导师：吴东教授，国家杰青）。从博士至今，主要从事飞秒激光三维加工新机制、关键技术、基础应用研究以及装备研发，以第一/通讯作者（含共同）在Nature Photonics、Science Advances等期刊发表论文30余篇，2篇入选ESI高被引论文，2篇入选Editor’s Pick。研究成果被Nature、Science、Nature Photonics等报道50余次。主持科研项目和技术开发多项。与上市公司联合开发半导体制造装备，打破了日本Disco公司行业垄断。获中国光学十大进展、中国十大光学产业技术、安徽省自然科学一等奖、中科院院长优秀奖等。

报告摘要：近年来，基于飞秒激光双光子聚合（two-photon polymerization, TPP）的三维打印技术迅猛发展，逐渐成为重要的微纳加工技术。由于飞秒激光脉冲诱导的双光子聚合效应，该技术能够实现突破衍射极限的高精度真三维加工，因此在材料工程、微纳光学等领域展现出巨大的应用潜力。然而，传统TPP打印技术受到串行扫描加工方式效率的限制，严重阻碍了这项技术的进一步推广和应用。为了解决这些问题，我们提出利用空间光调制技术，可控生成面型光场、多焦点阵列光场以及特殊结构光场。

在此基础上，我们突破了传统单点扫描的加工方式，提出了以“面”代“点”、以“阵列”代“点”以及以“结构光”代“点”的新加工方法，实现了二维大面积和三维精细结构的快速加工。为了进一步推动该技术在产业中的实际应用，我们提出了一种结合转镜高速扫描与光场调制优势的TPP三维打印技术。

一方面，利用LCoS-SLM产生四百个以上高均一性焦点，在转镜的极高速度扫描下，该系统能够实现高达1.49×10^8 体素/s的极限打印速度，突破现有TPP扫描加工速度的同时，保持较高的加工分辨率和灵活性。

另一方面，将投影式曝光策略与转镜单点扫描策略相结合：投影式曝光用于快速制造精度要求不高的支架或内部结构，而直接写入则用于制造精细的平面光学器件或立体光学器件的光滑表面。所制备的三维功能化微结构展示了在微光学、微型物体操控等领域的应用价值。这些方法为扩展TPP的发展前景和开发微纳米大批量制造技术开辟了新的道路。

韩冰，上海交通大学，长聘教轨副教授，博导。 2019年获得吉林大学物理电子学博士学位（导师：孙洪波教授），2019-2021年在清华大学开展博士后研究工作，2021年10月入职上海交通大学生物医学工程学院。长期从事激光精密制造及微纳机器人相关研究，结合多物理场操控技术实现微型机器人功能化应用。主持并参与国家自然科学基金、教育部联合基金（重点）项目、上海市“基础研究特区计划”项目。在Nature Communications, Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Nano Energy, Small等国际重要期刊上共发表SCI论文40余篇，H-因子23，引用2400余次。

报告摘要：随着医疗领域对微型机器人的需求日益增长，实现微观尺度上的高精度、多功能和智能化集成制造成为关键挑战。超快激光技术，尤其是飞秒激光，以其亚微米级加工精度和高度可控的材料处理能力，正为这一挑战提供理想的解决方案。利用飞秒激光的高精度和非接触操作优势，可以在微型机器人上集成复杂的三维结构和功能元件，满足医疗领域对微型机器人日益复杂的需求。

在器件设计方面，飞秒激光加工技术可实现对微型机器人复杂结构的精确雕刻，满足特定医疗应用的需求。在材料智能化方面，飞秒激光可用于调控材料的物理和化学性质。通过精确控制激光参数，可以在材料表面或内部形成特定的微纳米结构，赋予材料新的功能特性。这种定制化的材料处理能力使微型机器人能够适应复杂的生物环境，提高其在医疗应用中的性能。在器件多功能化方面，飞秒激光加工技术可实现多种功能的集成。例如，通过在同一微型机器人上集成传感器、执行器和控制单元，可以实现对生物信号的实时监测和响应。这为微型机器人在精准治疗、微创手术和实时监测等领域的应用提供了新的可能性。

本报告将围绕超快激光集成制造技术在医疗微型机器人领域的应用，探讨高精度、多功能和智能化的微型机器人设计制造方法和路径。随着这一技术的不断发展，微型机器人在医疗领域的应用前景将更加广阔。

观看入口

6月27日（周五）15:00，“浙里科普”视频号、“浙江科普”微博号、“科学+”抖音号、“宁波科协”视频号等平台将同步直播。

来源 | Research科学研究

新媒体编辑 | 王航飞

一审 | 陈旦

二审 | 王辉

三审 | 柴琼颖