摘要：多孔介质内的气泡流动常呈现出高度复杂且难以预测的特性，这对实现其精确控制提出了严峻挑战。由于缺乏有效的调控手段，不仅制约了多孔介质内多相流动行为的人为干预能力，也直接影响了一系列工业设备与系统的设计与性能优化。随着微流控技术的兴起，凭借对微通道结构与流体交汇区

多孔介质内的气泡流动常呈现出高度复杂且难以预测的特性，这对实现其精确控制提出了严峻挑战。由于缺乏有效的调控手段，不仅制约了多孔介质内多相流动行为的人为干预能力，也直接影响了一系列工业设备与系统的设计与性能优化。随着微流控技术的兴起，凭借对微通道结构与流体交汇区域的精确设计，研究人员能够操纵气泡与液滴的生成、运动与融合，进而构建复杂乳液体系并执行特定化学或生物操作。然而，传统微流控系统仍受限于其封闭式的二维通道结构，往往将多相流过程约束在百微米尺度范围内，导致系统通量有限、可扩展性不足。

在这一背景下，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）开展了前瞻性研究，展示了如何通过3D打印技术制备的结构化多孔介质，对注入气体的流动路径实现确定性控制。该结构化多孔介质可精确调控气液界面形态，引导两相流体在多孔材料中的分布行为。被导向与分布后的气泡能够与周围液体发生充分的物理与化学相互作用，研究团队据此设计出一种流体逻辑控制方法，可在晶格结构内实现对流向的智能重定向。这一方法为构建用于反应捕获系统和高效曝气生物反应器的复杂结构奠定了基础，形成可精准调控的两相边界模式，从而显著提升液相与气相反应剂的利用效率。该研究以“Three-Dimensional Bubble Fluidics in Architected Porous Media”为题发表在国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

研究中关键的肺状通道结构（图2）与S形晶格结构（图3），均采用摩方精密microArch® S240 （精度：10μm）高精度3D打印系统制造，为复现复杂工程结构提供了可行制造方案。这一技术平台通过将气泡的预期形状与流动路径“编码”到三维晶格设计中，实现了从被动观察到主动架构流体行为的跨越。在CO₂吸收器中，通过确定性控制气液界面分布，可显著增强相间传质，实现更高效、更持久的碳捕获。在生物反应器中，该方法可用于优化氧气分布，为反应器内活细胞提供更均匀的曝气，从而提升反应器性能。

图2. 气泡流体晶格中气体分配的分支通道设计。

#Empowering Global Scientific Research and Innovation

以精密制造，赋能全球科研创新

随着澳大利亚莫纳什大学的BioPRIA研究所与韩国延世大学生物医学电子实验室已率先引进摩方microArch® S150（精度：25μm）3D打印系统，悉尼大学查尔斯·珀金斯中心——这一全球公认的多学科健康研究重镇也引入了S150，旨在为糖尿病、肥胖症及心血管疾病的机制研究与防治方案，开发新一代的研究工具与全新解决方案。该设备自上市以来，在短期内已获得多家高校及科研机构的批量订单，展现出巨大的科研应用潜力。

澳大利亚国家制造中心（ANFF） 已将全澳首台自动化微纳3D打印系统microArch® S240A（精度：10μm）纳入其旗舰平台，并正式确立其为微纳制造领域的核心科研装备。该设备正在为澳大利亚的科研人员提供从原理验证到功能原型制作的全流程支持，显著加速了在新材料开发、微传感器及先进生物器件等领域的颠覆性创新进程。

图：澳大利亚国家制造中心引入microArch® S240A。

摩方精密的微纳3D打印技术正持续为全球科学研究提供强大的制造能力。支持从微米到厘米级别的跨尺度复杂结构一体化成型，成为前沿科学探索与工业研发的关键制造平台。依托其多材料兼容能力（涵盖高性能树脂、生物相容性树脂、陶瓷浆料及水凝胶材料等），摩方系统可满足特种应用场景中对材料功能性与结构精细度的双重要求。目前，摩方技术和设备已服务全球40个国家的数千家企业、高校及科研机构，涵盖精密电子、医疗器械、新能源等多个行业，成为推动新质生产力发展和高端制造转型升级的重要力量。

来源：小李论科技