北京
研究人員開發出一種全息打印工藝，僅需20秒即可形成無泄漏的微結構。
猶他大學的研究人員開發了一種三維打印方法，可在單次激光曝光下制造出堅固的微結構，消除了傳統逐層打印通常會留下的薄弱接縫。該工藝完成一次打印大約只需20秒，比現有需要數小時的激光技術快得多。
團隊通過使用一種納米級掩模實現了這一突破，該掩模能將激光重塑為與目標物體相匹配的全息圖案。該系統不是逐層構建零件，而是一次性固化所有打印材料，從而制造出無縫結構。
研究人員表示，這種方法可以提高微型器件的強度和可靠性，同時顯著縮短制造時間。他們還演示了打印機可以像傳送帶一樣連續生產多個零件。
這項研究由猶他大學普萊斯工程學院電氣與計算機工程系教授拉杰什·梅農與實驗室成員林大軍共同領導。
傳統的激光三維打印是一層一層地構建物體，這會在層與層之間留下微觀接縫。在微流控器件等應用中，這些界面可能削弱打印部件或導致流體泄漏。而通過在單次曝光中固化整個結構，新方法消除了這些層間邊界，制造出更均勻的部件。
全息圖取代分層
該打印工藝基于光刻技術——一種廣泛用于制造半導體芯片的制造技術。不同于將光投射到平坦表面，新方法將激光能量引導至名為SU-8的光敏材料內部的三維空間中。
在傳統光刻中，不透明掩模會阻擋不需要區域的光，以形成二維圖案。將這一概念擴展到三維更為困難，因為光在材料中傳播時會發生散射，降低精度。
為解決這個問題，研究人員設計了一種納米圖案化透鏡，充當全息掩模。它置于激光前方，可補償光衍射，并將能量僅聚焦在最終結構需要成型的位置。
梅農說：“掩模就像餅干模具一樣，從厚面團中沖壓出復雜形狀。激光同時在內部‘烘烤’面團，因此最終成型的形狀非常堅固。”
微型打印進展
利用該技術，團隊制備了微管陣列，單根管徑小至6微米。這些結構在保持機械強度的同時，縱橫比高達120:1。
研究人員還對打印出的微結構進行了壓縮測試，并證明它們可以通過毛細作用輸送液體。這些結果表明，該方法可用于需要精密微通道的應用，包括微流控系統和先進制造。
當前方法產生的結構被研究人員稱為“擴展二維”結構。雖然打印出的物體具有高度、寬度和長度，但目前系統只能精確控制兩個維度。團隊正致力于將這項技術擴展到真正的三維打印，同時保持其速度和精度。
研究人員還展示了多種晶格設計及不同形狀的連續生產，表明該工藝可擴大規模，用于更快制造復雜的微尺度部件。
該研究發表在《自然·通訊》上。
如果朋友們喜歡，敬請關注“知新了了”！
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
