清华大学最新Nature：戴琼海院士领衔，全员中文属名，在3D打印领域取得新突破|3d打印|光刻|戴琼海|清华大学

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

体积增材制造技术，已成为一种能够灵活生产复杂结构的前沿技术，在工程学、光子学和生物学领域具有广泛应用前景。然而，现有技术仍面临分辨率与成型效率之间的平衡难题，制约了高分辨率三维（3D）结构的高效灵活制造。

2026 年 2 月 11 日，清华大学戴琼海院士、吴嘉敏副教授、方璐教授作为共同通讯作者（王旭康、马远瞩、牛一涵为共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Sub-second volumetric 3D printing by synthesis of holographic light fields 的研究论文。

该研究提出了一种名为“数字非相干全息光场合成”（digital incoherent synthesis of holographic light fields，简称为DISH）的创新方法，通过高速旋转潜望镜实现连续多角度投影，无需旋转样品即可生成高分辨率 3D 光场分布，从而实现在 0.6 秒内完成毫米级物体的高分辨率原位 3D 打印，通过与流体通道集成，还实现了在低粘度材料中连续、批量地生产复杂3D结构。

DISH 技术成功打破了体积增材制造领域的关键瓶颈，为实现高效、高精度、可批量化的 3D 打印开辟了新道路，在需要快速定制复杂构件的领域（例如生物医学、微纳光学、微型机器人等）具有极其广阔的应用前景。

精准高效地制造复杂三维（3D）结构在结构力学、光子学、制药学、组织工程和药物筛选等多个领域日益重要。传统方法如模塑成型和相分离虽适合大规模生产，但在修改结构时成本高、耗时长。立体光刻、数字光处理与双光子聚合等3D 打印技术能高精度灵活制造复杂三维结构，但其生产效率远不能满足大规模制造需求。

目前行业正着力提升制造速率并减弱分层效应。连续液界面生产技术通过氧抑制机制避免连续打印层的往复运动，并采用连续卷材实现批量生产，但其工艺本质仍是逐层打印。交叉光刻体积打印（Xolography）作为立体增材制造技术，通过使光片在静止树脂中移动实现成型。尽管最新通过流体控制系统实现了连续生产改进，但双色光引发剂需要一定复位时间，这限制了其体积构建速率。

针对上述问题，以计算轴向光刻（computed axial lithography，CAL）为代表的体积 3D 打印技术应运而生。该技术通过多角度光场投射生成受控三维光分布，实现对整个打印体积的同步成型。由于投影角度数量不足会因频域缺失锥效应（类似计算机断层扫描）严重降低空间分辨率，现有 CAL 技术需通过样本 360° 旋转实现高精度断层重建。但样本旋转要求使得原位打印难以实现，同时需限制转速以避免机械振动影响打印精度和系统对准。

在此情况下，毫米级物体通常需要数十秒打印时间，必须采用高粘度打印墨水防止样本沉降，这限制了通过流体控制进一步提升打印效率的可能性。此外，当尝试采用高数值孔径（NA）物镜提升打印分辨率时，原本可忽略的光衍射效应会凸显为大景深范围内维持高精度调制的主要挑战。因此，实现毫米级物体高速、高通量、高分辨率的连续制造仍是系统性难题。

在这项最新研究中，研究团队提出了一种名为“数字非相干全息光场合成”（digital incoherent synthesis of holographic light fields，简称为DISH）的创新方法，通过高速旋转潜望镜实现连续多角度投影，无需旋转样品即可生成高分辨率 3D 光场分布。