德國科學家研究雙光子技術(shù)3D打印納米級金屬結(jié)構(gòu)

雙光子3D打印技術(shù)，是一種前沿的技術(shù)，它可以在納米級的尺度上打印出各種結(jié)構(gòu)，此前所報道的雙光子技術(shù)都是用光刻膠等樹脂材料。在金屬材料方面尚未取得成果。詳細了解雙光子技術(shù)可以參考“納米級的雙光子3D打印技術(shù)，背后竟有這么多故事”。

△雙光子3D打印的納米級建筑

△雙光子3D打印技術(shù)原理示意圖（圖片來源：南極熊）

如果雙光子技術(shù)能夠用來打印金屬，那么一定會有新的應用誕生。2019年4月18日，南極熊從外媒獲悉，德國弗勞恩霍夫微工程與微系統(tǒng)研究所（IMM）的科學家正在開發(fā)一種新工藝，使用多光子光刻技術(shù)在金屬3D打印部件上生成納米級的結(jié)構(gòu)。

作為聯(lián)邦教育和研究部（BMBF）資助的項目“LAMETA”的一部分，IMM團隊的目標是制造小于使用直接能量沉積（DED）工藝生產(chǎn)的部件。

△通過激光沉積產(chǎn)生的納米結(jié)構(gòu)。 圖片來自Fraunhofer IMM。

“在許多技術(shù)應用中，具有納米尺度的微小結(jié)構(gòu)變得越來越重要，”Fraunhofer IMM的Thomas Klotz Books博士和LAMETA項目經(jīng)理表示。

“如果我們將結(jié)構(gòu)延伸到第三維，同時將結(jié)構(gòu)的尺寸減小到光線的寬度，那么新的有趣的現(xiàn)象就可以被解決了�！�

多光子光刻與直接能量沉積

根據(jù)Fraunhofer IMM研究人員的說法，為了縮小到納米分辨率，必須使用雙光子吸收和市售金屬前體。在多光子光刻方法期間使用的激光波長的透明材料內(nèi)發(fā)生雙光子吸收。

相反，DED使用電子束或高功率激光束投影儀來熔化線材以構(gòu)建3D結(jié)構(gòu)。該過程在填充有惰性氣體的密封室中進行，以控制材料特性�？茖W家認為使用DED創(chuàng)建的零件主要保持微米范圍內(nèi)的分辨率。

因此，需要一種新的多光子光刻工藝，用于在金屬基板上加成制造，從而能夠生產(chǎn)不受限制的3D打印納米結(jié)構(gòu)。這需要新的光學組件，以及新穎的傳感器元件。

在提出的基于激光的工藝中，科學家將能夠控制光，以選擇性地操縱其與輻射光和納米級金屬框架中的電子的相互作用。 還正在為這一工藝開發(fā)一類新材料。

“我們希望展示該方法的具體應用潛力，從而開辟等離子體學領(lǐng)域的新應用領(lǐng)域，”Books補充說。 該項目預計將于2020年完成。

弗勞恩霍夫金屬增材制造。 攝影：Michael Petch。

編譯自：3dprintingindustry