美國西北大學DLP 3D列印鏡片，iPhone變身檢測疾病顯微鏡

2018年3月29日，南極熊獲悉，美國西北大學的研究人員發現了一種3D列印毫米級成像鏡頭的新方法。 該技術可用於定製隱形眼鏡或將iPhone變成能識別疾病的顯微鏡。

使用3D列印的技術來製造透鏡，存在著很多難題，比如在層與層之間一旦產生錯層，則整個透鏡就會廢掉。因此，使用其他的方法似乎更加實際一些。

當西北大學的工程師最近嘗試3D列印自己的鏡片時，他們遇到了這個問題：鏡片彎曲層由光固化樹脂製成，產生可見的層紋，根本不適用於任何類型的成像應用。

西北大學機械工程學副教授孫程描述了這樣一個事實：「我們意識到層層疊加造成了表面粗糙，層厚通常為5微米，而可見光的波長為約0.5微米，這會產生粗糙的表面。「

當然，這個結果是可以預料的，所以研究人員想到了其他3D列印鏡頭的方法。經過長時間的研究，他們決定嘗試兩步分層和拋光的過程 - 如果DLP樹脂3D印表機本身不會產生完美光滑的表面，為什麼不用輔助手來補充該過程？

「首先，我們使用灰度圖像在步驟之間創建更多的轉換，」Sun說。 「然後，我們用相同的光固化樹脂塗覆表面，形成進一步平滑表面的彎月面。「

經過100多次嘗試，研究人員終於實現了他們的目標：3D列印的透明鏡片具有光滑的表面（小於7納米表面粗糙度），適用於成像應用。

但是3D列印研究的激動人心的部分不僅僅是西北大學能夠3D列印功能鏡頭，畢竟，德國光刻專家Nanoscribe、中國深圳摩方材料等其他團隊已經取得了一些成功。獨特成就是研究人員現在能夠提高製造這些鏡片的絕對速度。

「如果你想製作一個鏡頭，你想在兩個小時還是兩個星期內製作鏡頭？」研究的主要作者Xiangfan Chen（應該是中國人）問道。 「我們對這個鏡頭感到非常興奮。」

拋光3D列印鏡頭的應用很多。 Sun說，光學和生物醫學成像領域的許多設備都可以從這種鏡頭中受益，研究人員現在計劃製作更大尺寸的3D列印鏡頭。

但這些樹脂鏡片最令人興奮的未來應用之一可能在醫學領域。研究人員認為，他們快速製造的鏡片最終可用於內窺鏡或光學顯微鏡，這可以幫助檢測癌症等疾病。

這些鏡頭甚至可以被未開發區域的醫療專業人員用於診斷成像。另一方面，它們也可以用作定製隱形眼鏡來抵抗圓錐角膜，角膜疾病的影響。

Sun說：「到目前為止，我們嚴重依賴拋光鏡片耗時且成本高昂的工藝。」 「通過3D列印，現在您可以快速自由設計和定製鏡頭。」

「Advanced Materials」雜誌發表的研究成果 「High‐Speed 3D Printing of Millimeter‐Size Customized Aspheric Imaging Lenses with Sub 7 nm Surface Roughness」

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