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Science:纳米级3D打印如何提速千倍?
来源:X-Mol
2019-10-21
阅读2344

利用3D打印技术快速、个性化地制造微米级甚至纳米级的复杂3D结构,比如光子晶体、力学超材料、微机械、微型光学元件、生物支架等,在电子产品、医疗器械、航空航天、先进材料等广泛的领域中都有重要应用前景。目前的3D打印技术中,有望实现上述需求的要属分辨率能达到亚微米级的双光子光刻(Two-photon lithography, TPL)技术。但是,目前TPL使用单点高强度光将光敏聚合物材料从液体变为固体来构筑结构,可想而知,“一个点一个点”地扫描整个结构会消耗大量时间。一些提速的尝试,比如多点并行,要么达不到亚微米级分辨率,要么只能打印简单结构,看起来TPL的分辨率和速度好像鱼和熊掌一样难以兼得。


近日,美国劳伦斯•利弗莫尔国家实验室Sourabh K. Saha博士和香港中文大学陈世祈(Shih-Chi Chen)博士等研究者在Science 杂志上发表文章,报道了他们开发的一种纳米级3D打印技术——飞秒投影(Femtosecond projection)双光子光刻(FP-TPL)。与之前逐点扫描的方式相比,这种技术通过在空间和时间上聚焦超快激光来实现逐层投影,在不牺牲分辨率的情况下实现复杂3D结构的高速制造。换句话所,之前的TPL技术是“一个点一个点”地构建结构,而FP-TPL是“一个面一个面”地构建结构,每个面都包括上百万的点,速度大幅提高就容易理解了。与现有TPL技术相比,新的FP-TPL技术的打印速度最多可提高上千倍。