双光子灰度光刻微纳加工技术全领域应用速递5

澳大利亚南昆士兰大学的Vahid Ebrahiminejad、Atefeh Malek-khatabi和Zahra Faraji Rad团队在Advanced Materials Technologies上发表了微针的论文。他们发现微针（MNs）给药存在一些挑战，例如大规模生产的困难、MN部分穿透以及药物传递的不受控等问题，为了应对这些挑战，他们研究了皮肤应变和振动对MN插入和药物输送的影响。

科研人员开发了一种新型的多功能冲击给药器，该给药器具有皮肤拉伸、偏心旋转质量（ERM）和线性谐振致动器（LRA）微振动功能。此外，还开发了一种可扩展的复制方法，利用Nanoscribe基于双光子聚合（2PP）原理的 Photonic Professional GT 3D 打印系统和 IP-S 光刻胶制成的主微针阵列，再通过软压印工艺来制造可溶解微针贴片（DMNPs）。DMNPs用于评估模型药物荧光素钠盐（FSS）在不同频率下ERM和LRA微振动作用下的扩散和浓度。

这项研究的背景是，透皮给药系统（TDDs）作为一种给药途径，与口服给药相比，具有避免首过代谢、保护肝脏等重要器官免受药物副作用、节省药物剂量等优势。然而，由于皮肤角质层（SC）的屏障作用，通过皮肤给药仍面临挑战。微针技术作为第三代TDDs，通过在皮肤上形成微孔来促进药物和疫苗的传递，在应对新冠疫情等大流行病方面具有巨大潜力。微针还可应用于即时诊断，例如用于生物标志物检测的ISF取样。

大多数超疏水表面由于易受化学和物理降解的影响，在实际应用中容易损坏。表面粗糙度是由脆弱的微/纳米结构产生的，这些结构很容易被不同程度的外部应力（从简单的指尖触摸到高冲击磨损）损坏。当微/纳米结构坍塌时，捕获的气泡随后消失，增加了液滴与固体表面之间的接触面积，导致从疏水状态转变为水粘附状态。另一方面，长期暴露在操作环境中会导致超疏水表面发生一系列化学反应，从而改变表面能和官能团。

澳大利亚斯威本科技大学的Zhao Qing Tang、Yali Li所在团队在ADVANCED SCIENCE上发表了一篇关于水下超疏水材料的综述。超疏水材料和涂层作为一种突破性技术，在建筑、汽车、运输、航空航天、医疗保健、能源和纺织等多个领域具有广泛的应用潜力。尤其在水下环境中，超疏水表面（SHS）因其减少船舶和水下载具的阻力、最大限度地减少生物污染和腐蚀的能力，在提高船舶流体动力效率、减少设备和平台的维护需求以及提高海底基础设施的整体性能方面具有巨大潜力。然而，水下涂层必须应对动态水流、极端压力变化、盐水暴露和持续的生物污染威胁，这些因素要求对能够承受海洋恶劣条件的 SH 涂层进行创新和量身定制的设计。

纳米技术、磁刺激、增材制造（如3D打印）和机器学习等先进技术也被应用于超疏水涂层的设计和制造中。纳米技术在利用纳米材料的优势方面发挥着至关重要的作用。磁响应超疏水材料因其能够通过磁场控制图案化表面粗糙度、在不同润湿状态之间切换以及操纵液滴和气泡的运动等而受到欢迎。增材制造技术，如使用光固化树脂的浸没式表面累积 (ISA) 3D 打印、使用 Nanoscribe 的 Photonic Professional GT 打印机和使用光敏树脂的 3D 投影微光刻立体曝光系统 (PμSL)，为可控、可重复和具有成本效益的超疏水表面设计和制造提供了有前景的解决方案。机器学习算法可以揭示设计参数与表面特性之间的复杂关系，促进更高效、更精确的优化过程。

耶路撒冷希伯来大学的 Yoav Dana 及其团队在Light: Science & Applications上发表了相关论文，提出的一种使用3D 打印技术制造独立式微型光子灯笼（PL）空间模式（解）复用器的方法。

光子灯笼（PL）空间复用器在未来的高容量模分复用（MDM）光通信网络和自由空间光通信等领域具有巨大的应用潜力。它们能够在多个单模（SM）光源和相同尺寸的多模（MM）波导之间进行高效转换。PL复用器通过促进SM阵列空间和单个MM空间之间的绝热过渡来实现操作。然而，目前的制造方法迫使这些器件的尺寸达到几毫米，使得与微型光子系统的集成变得相当具有挑战性。3D微纳米打印技术的出现使得制造具有高折射率对比度（光聚合物-空气）的独立式光子结构成为可能。

这项工作展示了如何利用3D打印技术设计、制造和表征一个六模混合、长度仅为375 μm的PL。该PL采用基于遗传算法的逆向设计方法进行设计，并使用商用双光子聚合3D打印机Nanoscribe Photonic Professional GT和光刻胶IP-Dip直接在7芯光纤上制打印制作。尽管波导表现出高折射率对比度，但测量到低插入损耗（-2.6 dB）、偏振相关损耗（-0.2 dB）和模式相关损耗（-4.4 dB）。

这项工作中提出的3D打印PL器件总长度仅为375 μm，复用器长度为83 μm，远小于传统PL器件。此外，3D打印技术实现了光聚合物-空气的高折射率对比度波导。该器件为独立式结构，易于与各种光源和系统集成。为了增强器件的机械稳定性，又不影响其性能，研究人员还设计了外部支撑结构。