Исследователи из Университета Юты разработали метод объемной печати с использованием наномаски, который формирует лазерную голограмму заданной формы и одновременно затвердевает материал в полном объеме
Наука и космос408 июл 22:39
Исследователи из Университета Юты создали метод 3D-печати, который позволяет производить детали без типичных для послойной печати уязвимостей на границах слоев. Вместо поэтапного наложения материала, данная технология применяет наномаску, которая преобразует лазер в голографическое изображение нужной формы: вся структура затвердевает одновременно примерно за 20 секунд.
Команда под руководством Раджеша Менона (Rajesh Menon), профессора кафедры электротехники и вычислительной техники инженерного колледжа Прайса, и Даджуна Лина (Dajun Lin) продемонстрировала создание нескольких микроструктур, включая массивы микротрубок диаметром до 6 микрометров.
Метод основывается на принципе фотолитографии — технологии, широко используемой в производстве микросхем. Исследователи применили материал SU-8, состоящий из длинных полимерных цепочек. Под воздействием лазера эти цепочки соединяются между собой и затвердевают, а незатвердевшие участки затем удаляются, оставляя только нужную форму.
Основная проблема переноса фотолитографии из двухмерного пространства в трехмерное заключается в проникновении света через толщу материала. SU-8 не является полностью прозрачным, поэтому лазерный луч отклоняется внутри него, что приводит к потере точности и размыванию получаемой структуры. Команда Менона решила эту задачу с помощью наноструктурированной линзы-маски, которая компенсирует рассеивание света и направляет лазерную энергию только в необходимые области материала.
С использованием новой системы исследователи создали сложные микроструктуры с соотношением размеров до 120:1. На данном этапе технология фактически представляет собой «расширенную 2D-печать»: ученые могут точно управлять формой в двух измерениях, а затем вытягивать её в третьем направлении. По словам Менона, «наномаска функционирует как форма для печенья, которая вырезает сложный узор из толстого слоя материала, а лазер одновременно запекает его внутри».
В ходе экспериментов команда изготовила решётчатые массивы микротрубок и проверила их механические характеристики. Структуры выдерживали испытания на сжатие и могли транспортировать жидкости благодаря капиллярному эффекту — способности жидкости перемещаться по узким каналам без внешнего давления.
Исследователи продолжают совершенствовать метод, чтобы перейти от создания «вытянутых микроструктур» к полноценной 3D-печати с контролем формы во всех трех измерениях. Если это будет достигнуто, технология значительно ускорит лазерную печать сложных микродеталей, где в настоящее время требуется многочасовое послойное изготовление.
Darth SaharaИсточники:Nature CommunicationsНаука и космос43D-печатьМикроструктурыЛитография08 июл 22:39
Источник