2024年7月5日，據(jù)資源庫了解，近日，普渡大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)出一種新型雙光子聚合技術(shù)，利用兩束激光3D打印復(fù)雜且高分辨率的結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)突破有望大幅降低高分辨率3D打印工藝成本，從而進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《光學(xué)快報》雜志。

雙光子聚合是一種先進(jìn)的3D打印技術(shù)，利用飛秒激光精確打印材料。盡管這種技術(shù)適合生產(chǎn)高分辨率微結(jié)構(gòu)，但飛秒激光的高成本限制了其工業(yè)應(yīng)用。為了解決這一問題，普渡大學(xué)的研究團(tuán)隊創(chuàng)新地結(jié)合了低成本的可見光激光器和紅外脈沖飛秒激光器，降低了飛秒激光的功率需求，從而提高了打印效率并降低了單個部件的成本。

高分辨率3D打印結(jié)構(gòu)，圖片來源：《光學(xué)快報》雜志

研究人員表示，雙激光方法可將飛秒激光功率需求降低多達(dá)50%。這種方法結(jié)合了532納米納秒激光的單光子吸收和800納米飛秒激光的雙光子吸收。為實現(xiàn)兩種激光打印之間的最佳平衡，團(tuán)隊還構(gòu)建了一個新的數(shù)學(xué)模型，以深入理解其中的光化學(xué)過程，并計算了雙光子和單光子激發(fā)的協(xié)同效應(yīng)，從而確保在更低的飛秒激光功率下依然能獲得理想的打印結(jié)果。

使用兩個激光器打印，功率降低50%，圖片來源：普渡大學(xué)

傳統(tǒng)的雙光子聚合工藝使用飛秒激光來啟動光化學(xué)過程，在打印開始之前減少材料中的抑制物質(zhì)。新工藝則使用低成本激光來實現(xiàn)這一目的，從而找到兩種激光在打印和抑制之間的正確平衡。研究人員表示，這種新穎的3D打印方法可以輕松應(yīng)用于很多現(xiàn)有的飛秒激光3D打印系統(tǒng)中。

研究人員表示，高分辨率3D打印具有多種應(yīng)用，包括3D電子設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的微型機(jī)器人以及組織工程的3D結(jié)構(gòu)或支架。這種新的打印方法可能會影響制造技術(shù)，進(jìn)而影響現(xiàn)在和未來的消費電子和醫(yī)療保健領(lǐng)域的設(shè)備發(fā)展。

打印測試，圖片來源：普渡大學(xué)

在對新方法進(jìn)行微調(diào)后，研究人員使用降低的飛秒激光功率打印了各種二維和三維結(jié)構(gòu)，包括小至25x25x10微米的精細(xì)木樁以及微米級的巴基球、手性結(jié)構(gòu)和三葉草結(jié)。實驗結(jié)果表明，新方法可將二維結(jié)構(gòu)所需的飛秒激光功率降低高達(dá)80%，將三維結(jié)構(gòu)所需的飛秒激光功率降低高達(dá)50%。

目前，研究團(tuán)隊正在努力進(jìn)一步提高打印速度并降低3D打印的成本，以期在更廣泛的應(yīng)用中實現(xiàn)這一技術(shù)突破。

2024年7月5日，據(jù)資源庫了解，近日，普渡大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)出一種新型雙光子聚合技術(shù)，利用兩束激光3D打印復(fù)雜且高分辨率的結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)突破有望大幅降低高分辨率3D打印工藝成本，從而進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《光學(xué)快報》雜志。

雙光子聚合是一種先進(jìn)的3D打印技術(shù)，利用飛秒激光精確打印材料。盡管這種技術(shù)適合生產(chǎn)高分辨率微結(jié)構(gòu)，但飛秒激光的高成本限制了其工業(yè)應(yīng)用。為了解決這一問題，普渡大學(xué)的研究團(tuán)隊創(chuàng)新地結(jié)合了低成本的可見光激光器和紅外脈沖飛秒激光器，降低了飛秒激光的功率需求，從而提高了打印效率并降低了單個部件的成本。

高分辨率3D打印結(jié)構(gòu)，圖片來源：《光學(xué)快報》雜志

研究人員表示，雙激光方法可將飛秒激光功率需求降低多達(dá)50%。這種方法結(jié)合了532納米納秒激光的單光子吸收和800納米飛秒激光的雙光子吸收。為實現(xiàn)兩種激光打印之間的最佳平衡，團(tuán)隊還構(gòu)建了一個新的數(shù)學(xué)模型，以深入理解其中的光化學(xué)過程，并計算了雙光子和單光子激發(fā)的協(xié)同效應(yīng)，從而確保在更低的飛秒激光功率下依然能獲得理想的打印結(jié)果。

使用兩個激光器打印，功率降低50%，圖片來源：普渡大學(xué)

傳統(tǒng)的雙光子聚合工藝使用飛秒激光來啟動光化學(xué)過程，在打印開始之前減少材料中的抑制物質(zhì)。新工藝則使用低成本激光來實現(xiàn)這一目的，從而找到兩種激光在打印和抑制之間的正確平衡。研究人員表示，這種新穎的3D打印方法可以輕松應(yīng)用于很多現(xiàn)有的飛秒激光3D打印系統(tǒng)中。

研究人員表示，高分辨率3D打印具有多種應(yīng)用，包括3D電子設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的微型機(jī)器人以及組織工程的3D結(jié)構(gòu)或支架。這種新的打印方法可能會影響制造技術(shù)，進(jìn)而影響現(xiàn)在和未來的消費電子和醫(yī)療保健領(lǐng)域的設(shè)備發(fā)展。

打印測試，圖片來源：普渡大學(xué)

在對新方法進(jìn)行微調(diào)后，研究人員使用降低的飛秒激光功率打印了各種二維和三維結(jié)構(gòu)，包括小至25x25x10微米的精細(xì)木樁以及微米級的巴基球、手性結(jié)構(gòu)和三葉草結(jié)。實驗結(jié)果表明，新方法可將二維結(jié)構(gòu)所需的飛秒激光功率降低高達(dá)80%，將三維結(jié)構(gòu)所需的飛秒激光功率降低高達(dá)50%。

目前，研究團(tuán)隊正在努力進(jìn)一步提高打印速度并降低3D打印的成本，以期在更廣泛的應(yīng)用中實現(xiàn)這一技術(shù)突破。