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【摘要】:
香港中文大学和美国劳伦斯·利弗莫尔国家级实验室(LLNL)等科研院所的科学研究工作人员开发设计了这种新的氧化硅3D打印技术性-飞秒投射双光子美容光刻(FP-TPL)
香港中文大学和美国劳伦斯·利弗莫尔国家级实验室(LLNL)等科研院所的科学研究工作人员开发设计了这种新的氧化硅3D打印技术性-飞秒投射双光子美容光刻(FP-TPL),该技术性可以不在牺性像素的状况下保持细微构造的髙速生产制造,与现有的双光子美容光刻(TPL)技术性对比,新技术应用的打印更快一千倍。
2019年10月4日的Science 杂志期刊,发表了科学研究精英团队的毕业论文"Scalable submicrometer additive manufacturing”。
FP-TPL 技术性3D打印的微柱构造 来源于:Georgia Institute of Technology.
小型零配件产业化生产制造
科学研究精英团队很多年来始终着眼于提高双光子美容光刻氧化硅3D打印技术性的打印速率,髙速3D打印技术性FP-TPL的取得成功开发设计,来源于于这种不一样的聚焦点光的方式,即运用时域特点生产制造出具备高像素且具备细微特点的纤薄光片。
飞秒激光的应用使科学研究工作组可以确保充沛的光抗压强度,以开启双光子美容全过程聚合物,另外维持较小的点规格。在FP-TPL技术性中,飞秒单脉冲历经光学系统时候被拉申和缩小,以保持時间聚焦点。该全过程能够转化成比透射限定的聚焦点光点更小的3D特点。
FP-TPL 技术性3D打印的环形构造 来源于:Georgia Institute of Technology.
目前的氧化硅3D打印技术性应用直徑一般 在700到800纳米技术上下的单点高韧性光,将感光高聚物原材料从液體变换为固态,在这里一技术性中,光斑必须扫描仪全部要生产制造的构造,因而打印速率遭受了限定,也限定了这种技术性在规模性生产制造中的运用。在新纳米技术3D打印技术性FP-TPL 的科学研究中,科学研究工作人员沒有另外应用好几个单光斑,只是投射了100万个点,3D搭建全过程是根据全部投射光平面图保持的,而并不是根据扫描仪的单独点来建立的。换句话说,在打印全过程中FP-TPL 技术性并不是根据聚焦点一个开展打印另一半搭建的,只是有着1个能够被图案化为随意构造的全部聚焦点平面图来保持的。
科学研究工作人员应用类似投影机中应用的大数字掩模来建立图象,进而投射出100万个点。每1个打印层全是由35飞秒的强光线产生的,在投影机和掩模操纵下自上而下开展打印。在这种情况下,大数字掩模操纵飞秒激光在前轮驱动体液体高聚物原材料中造成需要的光图样,高韧性光会造成原材料的聚合反应,将液體变为固态进而产生3D构造。
FP-TPL技术性可以在8分鐘内打印出以往必须花销数钟头才可以进行打印的构造。虽然速率获得了明显提高,但FP-TPL 技术性在保持髙速3D打印与确保像素中间干了更强的均衡。过去的3D打印技术性在打印速率高的状况下,像素会遭受危害,FP-TPL 3D打印技术性的特性是,打印速率获得了明显提高,另外可以保持的深层像素达175纳米技术,好于目前技术性,而且可以保持目前技术性难以达到的90度垂悬的构造。
FP-TPL 技术性3D打印的垂悬构造 来源于:Georgia Institute of Technology.
这一技术性与消費级3D打印技术性不一样的是,FP-TPL技术性深层次来到液體前轮驱动体原材料中,能够生产制造出只靠表层生产加工没法生产制造的构造,比如具备90度的垂悬构造,该构造宽高比与特点规格的宽高比超出1,000:1。在FP-TPL 3D打印全过程中,光能够被投影到原材料中需要的一切深层。
在试验全过程中,科学研究工作人员在低于100μm*100μm的肌底中打印了1mm长的垂悬构造,因为液體和固态的相对密度大概同样,打印更快,垂悬构造在生产制造时沒有坍塌。除开垂悬构造,科学研究工作人员还打印了微柱、长方形、线和螺旋式等构造对FP-TPL技术性开展认证。打印原材料为基本的高聚物前轮驱动体,但科学研究工作人员觉得该技术性也适用生产制造前轮驱动体高聚物转化成的金属材料和瓷器。
科学研究工作人员表达,FP-TPL技术性的潜在性运用是,开展细微零配件的产业化生产制造,比如生产制造智能机中的部件,及其微生物支撑架、软性电子元器件、光电催化页面、微光电器件、机械设备和电子光学超材料及其别的多功能性微结构和纳米技术构造的构件。
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