Quantum X shape高性能3D打印系统

双光子聚合技术（Two-Photon Polymerization, TPP）是一种基于飞秒激光的高精度微纳3D打印技术，通过双光子吸收效应实现亚微米级分辨率的复杂三维结构制造。其核心优势在于突破传统光刻技术的衍射极限，广泛应用于生物医学、微纳光学、柔性电子、机械超材料等领域。可以用来做任意形状的3D纳米聚合物结构，resolution在100nm左右，accuracy在300nm左右

以下是其主要应用方向及典型案例：

1. 生物医学领域

双光子聚合技术在生物医学中的应用尤为突出，主要体现在以下方面：

细胞行为研究：中国科学院沈阳自动化研究所于海波团队利用TPP制造了具有周期性微结构的机械超材料（如拉胀结构和Auxetic结构），模拟细胞外基质（ECM）的力学特性，研究人骨髓间充质干细胞（hMSCs）的排列、迁移等行为。实验表明，拉胀结构可引导细胞定向排列并促进迁移，为组织工程和药物筛选提供了新工具。

导电水凝胶支架：伊利诺伊大学芝加哥分校团队通过TPP直接打印PEDOT:PSS/PEO复合导电水凝胶，用于三维细胞支架。该材料兼具导电性和生物相容性，可支持人类诱导多能干细胞（hiPSC）的生长，在柔性电子和神经组织工程中潜力显著。

微型医疗机器人：结合4D打印技术，TPP可制造响应温度、光或磁场的微型机器人，用于靶向药物输送、微创手术和细胞操作。例如，磁性螺旋微型游泳器可通过旋转磁场实现精准导航，应用于微流体环境中的药物释放。

2. 微纳光学与光子学

光子晶体与超材料：TPP能够制造具有周期性折射率变化的光子晶体，控制光的传播路径。例如，清华大学深圳研究院利用该技术制备高分辨率微光学器件（如光子晶体、激光分布反馈器件），应用于光通信和集成光子芯片。

微流控器件：通过TPP集成自由形式3D微流控结构，例如混合元件和传感器，用于生物芯片开发与物质分析。

3. 柔性电子与微型机器人

高精度电子元件：普渡大学开发的新型TPP技术结合低功率飞秒激光与纳秒激光，显著降低制造成本，使3D打印导电微电容器、微线条等电子元件成为可能，推动微型传感器和柔性电子设备的发展。

自主移动微型机器人：通过TPP制造的仿生微型机器人（如仿尺蠖爬行器、光驱动微型步行者）可响应外部刺激，执行复杂任务，如环境监测和微型装配。

4. 机械超材料与4D打印

定制化力学性能材料：中科院团队通过TPP设计的拉胀结构和Auxetic结构，具有负泊松比特性，可模拟不同ECM力学环境，用于研究材料刚度对细胞行为的影响。

4D智能结构：结合形状记忆聚合物或液晶弹性体，TPP技术可实现微米级4D打印结构，例如仿生微型抓手、可变形支架，响应温度或光刺激实现形状重构，应用于微型执行器和防伪设备。

5. 工业级微纳制造

晶圆级批量生产：Nanoscribe公司的QuantumXshape系统基于TPP技术，支持6英寸晶圆上的高精度3D微纳加工，适用于微纳光学元件（如衍射光学器件）的批量制造，显著提升生产效率。