北大南昌院精密增材制造技术联合实验室正式对外开放
发布时间：
2025-12-31
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在生命科学、精准医疗、先进传感与微纳系统等前沿领域，科研与产业化进程中普遍面临一项共性瓶颈：如何在微米乃至亚微米尺度上，将复杂三维设计高效、精确地转化为具备实际功能的器件与系统。传统微加工技术在应对复杂三维集成、快速迭代与多功能融合等方面存在局限，亟需一条更富灵活性、更高精度的新型制造路径。
近日，由北京大学南昌创新研究院（以下简称“北大南昌院”）与重庆摩方精密科技股份有限公司合作共建的“精密增材制造技术联合实验室”正式面向社会开放。该实验室依托北大南昌院在交叉学科研究与系统集成设计方面的长期积累，聚焦微米至亚微米尺度复杂三维结构的快速、高精度制造，致力于为前沿科研与产业创新提供涵盖设计仿真、工艺优化与功能实现的全链条技术解决方案。
实验室以微流控芯片及其系统的一体化交付服务为核心发展方向。面向细胞操控、药物筛选、环境监测及合成生物学等领域的实验需求，团队可提供涵盖流道网络设计、混合器与反应腔室优化、流体动力学仿真等全流程设计服务。依托面投影微立体光刻（PμSL）技术，实验室可实现具备复杂三维通道及多尺度特征结构的芯片原型直接成型。该技术平台支持2微米至25微米的打印层厚与特征尺寸控制，通道尺寸精度达±5微米，表面粗糙度（Ra）可优于0.5微米，同时能够一次性集成混合器、阀结构等功能单元，实现芯片原型快速制备。此外，实验室还提供包括表面亲疏水改性、特异性生物修饰以及可靠封装在内的后处理服务，确保交付功能完备、即插即用的集成化模块。
除微流控芯片外，该技术平台亦广泛应用于以下尖端方向：
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生物医疗与仿生工程：构建用于药物筛选与毒性测试的“器官芯片”三维细胞培养支架，模拟人体器官的微环境；制备具有复杂内部孔隙结构和表面形貌的仿生组织工程支架，助力细胞定向生长与组织再生研究。
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先进传感与检测：开发集成微混合反应室与光学检测窗口的便携式即时诊断（POCT）芯片原型；制造用于痕量物质捕获与信号增强的表面增强拉曼散射（SERS）基底微纳结构。
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微机电系统（MEMS）与微型机器人：制造具有活动关节、柔性铰链或复杂内流道的微型驱动器、传感器原型件；生产用于微流体操控的微型泵、阀的精密结构部件。
支撑上述能力的是“设计‑制造”深度融合的研发模式。实验室并非单纯的来图加工服务平台，其多学科团队能够深入理解课题背后的物理、化学与生物过程，在设计阶段即融入流体力学与结构力学仿真，确保器件不仅形态精准，更能满足实际实验中对流速、剪切力等关键参数的严苛要求。平台同时支持多种高性能光敏树脂材料，包括生物相容性材料、耐高温材料及工程塑料，并可针对特种需求开展定制化工艺开发与后处理优化，以保障最终器件的功能实现。
在实际应用中，该平台已形成面向产业需求的闭环服务能力。近期，实验室协助一家药物递送研发企业，通过定制化微流控芯片，成功解决了载药微球制备中的工艺难题。团队基于流控聚焦原理进行芯片设计，通过流体仿真优化两相流道结构与汇合角度，确保在宽流速范围内形成稳定层流。制造阶段采用高精度增材制造技术，实现关键结构精度达±5微米，芯片流道截面为100μm × 100μm，液滴生成大小均一性高（变异系数CV值<3%），材料具备良好生物相容性与溶剂耐受性。借助该芯片，客户实现了粒径在20–200微米范围内精确可调、分布极窄的载药微球的连续、高通量制备，显著提升了实验的重复性与工艺可靠性，为后续转化奠定坚实基础。
北大南昌院精密增材制造技术联合实验室的对外开放，标志着其在微纳尺度精密制造领域的服务能力进一步系统化与平台化。未来，实验室将持续发挥交叉学科优势，通过推动基础研究与产业应用深度融合，为微流控、生物医学、传感及微系统等领域的进展提供制造支撑，助力更多前沿科研构想与技术创新走向实现。
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