💡这项突破是什么?
图3 传统2D激光和3D-DFL工艺对比：（a）固定焦平面2D激光制造工艺示意图；（b）2D激光加工的锥形微结构的轨迹示意图（左）、3D视图（右）和（c）SEM图像；（d）3D动态聚焦激光焦平面偏移过程示意图；（e）3D激光制造锥形微结构轨迹（左）、3D视图（右）和（f）SEM图像
（3）理论模型预测精度与制造精度
理论预测模型如式（1）所示：
式中，ω为束腰半径、f为激光频率、v为扫描速度、d_line为扫描线间距、P为激光功率、F_th为烧蚀阈值、α为材料吸收系数、ξ为修正系数。通过实验获取材料烧蚀阈值与材料吸收系数，即可实现精准预测烧蚀深度。利用该预测模型在代表性聚合物材料PDMS和PET上进行了验证，预测结果的平均绝对百分比误差（MAPE）分别为5.99%和2.68%（见图4）。
团队通过设计不同尺寸的金字塔结构，评估了3D动态聚焦激光加工的精度。结果表明结构高度增加会带来绝对误差累积，但归一化后，峰谷（PV值）误差均低于8%、均方根（RMS）误差低于3%，展现出优异的加工精度（见图5）。
图4 理论模型预测精度分析：(a-c) PDMS材料实验结果与预测值对比；(d-f) PET材料实验结果与预测值对比
图5 制造精度误差分析
（4）微结构制造及应用
为验证3D-DFL技术的灵活性与通用性，研究团队在具有不同材料属性（如烧蚀阈值、吸收系数等）的聚合物基底PDMS和PET上，加工了多种类型的三维微结构，包括凸起与凹陷结构（见图6–8）。该实验不仅展示了3D-DFL在多材料体系中的适应能力，也对工艺稳定性与理论模型的可迁移性进行了验证。
图6 PDMS基底上加工凸起和凹陷的不同类型的棱锥和棱台微结构
图7 PDMS基地上加工复杂三维微结构
图8 PET基地上加工复杂三维微结构
为了进一步证明所提出方法的实际可行性，展示了多个典型微结构应用实例，涵盖柔性传感器、微流控与功能表面等领域（如图9所示）。这些示例体现了方法在实际工程场景中的可扩展性与适应性，凸显其产业应用潜力。
图9 使用3D-DFL方法制造的微结构应用：(a-c) 压阻式压力传感器应用；(d-f) 微流控芯片应用；(g-h) 液滴操控应用
本研究提出的3D-DFL技术为解决透明材料激光制造中的关键挑战提供了一种通用解决方案。不仅突破了柔性透明器件高质量、定制化加工的技术瓶颈，还具备拓展至半透明陶瓷、生物材料等难加工材料的潜力。该制造技术有望广泛应用于下一代可穿戴设备、智能传感器和生物医疗等前沿领域。
3．研究相关
该论文以厦门大学为第一单位，厦门大学周伟教授、香港理工大学Chi Fai Cheung（张志辉）教授和王春锦助理教授为共同通讯作者。该论文第一作者是陈锐博士，现于香港理工大学超精密加工技术全国重点实验室从事博士后研究。
该研究工作得到了国家重点研发计划（2023YFB4604600）、国家自然科学基金杰出青年科学基金项目（52325507）、国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目（U21A20136）、国家自然科学基金青年科学基金项目（52205606）和香港理工大学项目（1-W383, 4-ZZSA, RMAN）的资助和支持。
（萨本栋微米纳米科学技术研究院）
