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《Science》揭示香港中文大學與LLNL 實驗室高速納米3D打印技術,速度快1000倍
發布:lee_9124   時間:2019/10/10 2:13:00   閱讀:159 
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香港中文大學和美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)等科研機構的研究人員開發了一種新的納米級3D打印技術-飛秒投影雙光子光刻(FP-TPL),該技術能夠在不犧牲分辨率的情況下實現微小結構的高速制造,與已有的雙光子光刻(TPL)技術相比,新技術的打印速度快一千倍。
2019年10月4日的Science 雜志,刊登了研究團隊的論文”Scalable submicrometer additive manufacturing”。
 
 

FP-TPL 技術3D打印的微柱結構

微型零部件規?;?/strong>

研究團隊多年來一直致力于提升雙光子光刻納米級3D打印技術的打印速度,高速3D打印技術FP-TPL的成功開發,來自于一種不同的聚焦光的方法,即利用時域特性生產出具有高分辨率且具有微小特征的超薄光片。

飛秒激光的使用使研究小組能夠保持足夠的光強度,以觸發雙光子過程聚合,同時保持較小的點尺寸。在FP-TPL技術中,飛秒脈沖經過光學系統時會被拉伸和壓縮,以實現時間聚焦。該過程可以生成比衍射限制的聚焦光斑更小的3D特征。
 

 
FP-TPL 技術3D打印的環狀結構

現有的納米級3D打印技術使用直徑通常在700到800納米左右的單點高強度光,將光敏聚合物材料從液體轉換為固體,在這一技術中,光點需要掃描整個要制造的結構,因此打印速度受到了限制,也限制了這類技術在大規模生產中的應用。

在新納米3D打印技術FP-TPL 的研究中,研究人員沒有同時使用多個單光點,而是投影了100萬個點,3D構建過程是通過整個投影光平面實現的,而不是通過掃描的單個點來創建的。也就是說,在打印過程中FP-TPL 技術不是通過聚焦一個點進行打印對象構建的,而是擁有一個可以被圖案化為任意結構的整個聚焦平面來實現的。

研究人員使用類似于投影儀中使用的數字掩模來創建圖像,從而投影出100萬個點。每一個打印層都是由35飛秒的強光束形成的,在投影儀和掩??刂葡輪鴆憬寫蠐?。在這種情況下,數字掩??刂品擅爰す庠誶扒逡禾酆銜鋝牧現脅璧墓饌及?,高強度光會引起材料的聚合反應,將液體變成固體從而形成3D結構。

FP-TPL技術能夠在8分鐘內打印出過去需要花費數小時才能夠完成打印的結構。盡管速度得到了顯著提升,但FP-TPL 技術在實現高速3D打印與保證分辨率之間做了更好的平衡。以往的3D打印技術在打印速度高的情況下,分辨率會受到影響,FP-TPL 3D打印技術的特點是,打印速度得到了顯著提升,同時能夠實現的深度分辨率達175納米,優于現有技術,并且能夠實現現有技術難以實現的90度懸垂的結構。
 

 
FP-TPL 技術3D打印的懸垂結構
 

來源:3DScienceValley



 
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