香港中文大学与LLNL开发高速纳米3D打印技术,速度快1000倍

  • 时间:
  • 浏览:1

香港中文大学和美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)等科研机构的研究人员开发了有并是不是新的纳米级3D打印技术-飞秒投影双光子光刻(FP-TPL),该技术也能在不牺牲分辨率的具体情况下实现微小形态学 的高速制造,与已有的双光子光刻(TPL)技术相比,新技术的打印效率快一千倍。[1]

2019年10月4日的Science 杂志,刊登了研究团队的论文”Scalable submicrometer additive manufacturing”。

FP-TPL 技术3D打印的微柱形态学

来源:Georgia Institute of Technology.

block 微型零部件规模化生产

研究团队多年来无缘无故致力于提升双光子光刻纳米级3D打印技术的打印效率,高速3D打印技术FP-TPL的成功开发,来自于有并是不是不同的聚焦光的辦法 ,即利用时域形态学 生产出具有高分辨率且具有微小形态学 的超薄光片。

飞秒激光的使用使研究小组也能保持足够的光效率,以触发双光子过程聚合,一起去保持较小的点尺寸。在FP-TPL技术中,飞秒脉冲经过光学系统总要被拉伸和压缩,以实现时间聚焦。该过程很久 生成比衍射限制的聚焦光斑更小的3D形态学 。

FP-TPL 技术3D打印的环状形态学

来源:Georgia Institute of Technology.

现有的纳米级3D打印技术使用直径通常在700到10000纳米左右的单点高效率光,将光敏聚合物材料从乙炔气体体转换为乙炔气体体,在你这人技术中,光点前要扫描整个要制造的形态学 ,怎么让打印效率受到了限制,也限制了类似技术在大规模生产中的应用。在新纳米3D打印技术FP-TPL 的研究中,研究人员没办法 一起去使用多个单光点,可是投影了1000万个点,3D构建过程是通过整个投影光平面实现的,而都在通过扫描的单个点来创建的。也可是说,在打印过程中FP-TPL 技术都在通过聚焦另一个 点进行打印对象构建的,可是拥有另一个 很久 被图案化为任意形态学 的整个聚焦平面来实现的。

研究人员使用类似于投影仪中使用的数字掩模来创建图像,从而投影出1000万个点。每另一个 打印层都在由35飞秒的强光束形成的,在投影仪和掩模控制下逐层进行打印。在你这人具体情况下,数字掩模控制飞秒激光在前驱体液态聚合物材料中产生所需的光图案,高效率光会引起材料的聚合反应,将乙炔气体体变成乙炔气体体从而形成3D形态学 。

FP-TPL技术也能在8分钟内打印出过去需合适 数小时才也能完成打印的形态学 。尽管效率得到了显著提升,但FP-TPL 技术在实现高速3D打印与保证分辨率之间做了更好的平衡。以往的3D打印技术在打印效率高的具体情况下,分辨率会受到影响,FP-TPL 3D打印技术的特点是,打印效率得到了显著提升,一起去也能实现的厚度分辨率达175纳米,优于现有技术,怎么让也能实现现有技术难以实现的90度悬垂的形态学 。

FP-TPL 技术3D打印的悬垂形态学

来源:Georgia Institute of Technology.

你这人技术与消费级3D打印技术不同的是,FP-TPL技术深入到了乙炔气体体前驱体材料中,很久 制发明家 仅靠表层加工无法生产的形态学 ,类似具有90度的悬垂形态学 ,该形态学 长宽比与形态学 尺寸的长宽比超过1,000:1。在FP-TPL 3D打印过程中,光很久 被投射到材料中所需的任何厚度。

在实验过程中,研究人员在小于1000微米*1000微米的基底中打印了1毫米长的悬垂形态学 ,将会乙炔气体体和乙炔气体体的密度合适 相同,打印效率快,悬垂形态学 在制造时没办法 塌陷。除了悬垂形态学 ,研究人员还打印了微柱、长方体、线和螺旋等形态学 对FP-TPL技术进行验证。打印材料为常规的聚合物前驱体,但研究人员认为该技术也适用于制造前驱体聚合物生成的金属和陶瓷。

研究人员表示,FP-TPL技术的潜在应用是,进行微小零部件的规模化生产,类似生产智能手机中的组件,以及生物支架、柔性电子器件、电化学界面、微光学元件、机械和光学超材料以及你这人功能性微形态学 和纳米形态学 的部件。

进入“机床”首页,浏览更多精彩内容 >>