受古建築設計啓發 南大新技術生產陶瓷微粒更快更精準 | 聯合早報

受舊時代建築的穩定結構啓發，南洋理工大學研究員開發一種突破性技術，不僅能更高精準地生產陶瓷微粒，速度也是傳統技術的10倍之快，未來或許也能用這技術生產生物分子等其他材料。

這項突破性微流控芯片（microfluidic chip）技術從構想到研發，用了約兩年時間。微流控芯片是一種在微米尺度空間操控流體的技術，研究團隊通過這個方式生產各種形狀的陶瓷微粒。

要製造微流控芯片，研究團隊先把塑料基板模壓並切割成多個部件，每個部件都有企口（tongues and grooves），也就是一側有凹槽，另一側有凸榫，結合時可以精準對齊。

部件合在一起後會形成空心的管狀模具，之後得用聚碳酸酯夾維持結構完整性。根據最終要取得的陶瓷微粒形狀，部件的合成方式可以調整，以改變管狀模具的空心形狀。

製作微流控芯片的每個部件都有企口，也就是一側有凹槽，另一側有凸榫，結合時可以精準對齊。（南洋理工大學提供）

接着，在微流控芯片的空心注入特定的聚合物溶液和納米陶瓷顆粒混合，之後通過加熱和交聯（crosslink）固化液體，就可製成理想的陶瓷微粒。

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新技術更精準 提高效益降低生產成本

目前，傳統陶瓷微粒製造技術，如微機械加工（micromachining）和激光燒結（laser sintering），無法高效勝任大量生產微小且形狀複雜的微粒子。相比之下，新技術不僅更精準，還可提升生產速度高達九倍之快，大大提高效益，也有助降低生產成本。

這項突破性微流控芯片十分細小。（南洋理工大學提供）

研究團隊設計微流控芯片的靈感，源自古代建築的榫卯（mortise and tenon）結構。這個精巧結構在公元前1000年的古代中國已問世，可以承受較大的荷載，甚至抵消地震的衝擊，降低震動對結構的影響。

南大研究團隊成員包括材料科學與工程學院教授趙南俊，他接受《聯合早報》訪問時説，古人通過榫卯結構，讓建築經歷多年的風吹雨打仍屹立不倒，是非常巧妙的高精準工程技術。

通過觀摩舊時代建築的機構，趙南俊聯想到以相同手法制造微流控芯片，高精準地生產微粒子。“我是工程師，要做的是生產數百萬顆大小一致的粒子，精準度不容許任何偏差。”

他説，新技術展現如何利用微流控芯片準確製造陶瓷微粒，未來或許也能探討如何用這項技術生產其他微粒子，用在醫學等領域。“我們對這項技術的想象沒有任何限制。”