مايكرو نانو طابعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن ندرك دقة تصنيع هياكل معقدة في ميكرون أو حتى نانومتر الحجم ، عالية الدقة من خلال كسر الحد من تكنولوجيا التصنيع التقليدية ، وجوهرها يكمن في " المواد البصرية التحكم الأمثل " .

أولاً - المبادئ الأساسية :

نانو الطباعة ثلاثية الأبعاد هو في جوهره من خلال كثافة الطاقة العالية شعاع ( مثل شعاع الليزر ، شعاع الالكترون ) أو قطرات صغيرة من رذاذ ، في منطقة معينة من الشفاء الانتقائي / المواد المنصهرة ، مكدسة على شكل طبقة هيكل ثلاثي الأبعاد . ثنائي الفوتون البلمرة ( TPP ) التكنولوجيا ، على سبيل المثال ، يستخدم ليزر الفيمتو ثانية ( الطول الموجي 780-800nm ، عرض النبضة أقل من 100 الفيمتو ثانية ) عالية الطاقة الذروة ( > غيغاواط / سم ² ) ، الراتنج حساس ( بما في ذلك photoinitiators ) في التركيز على امتصاص ثنائي الفوتون ( التقليدية امتصاص فوتون واحد فقط في مسار الليزر الخطي ، في حين أن امتصاص ثنائي الفوتون اثنين من الفوتون في نفس الجزيء في وقت واحد ، احتمال كثافة مربع من الضوء في نسبة مباشرة إلى التركيز على المنطقة ) . عندما كثافة الضوء في التركيز تصل إلى عتبة ( عادة أكثر من 10 ¹ ث / سم ² ) ، الراتنج حساس سلسلة الجزيئية مكسورة و إعادة بلمرة لتشكيل البوليمر الصلبة ( علاج دقة تصل إلى 10-100nm ) . من خلال التحكم في مسار الليزر التركيز في الفضاء ثلاثي الأبعاد ( مع دقة عالية كهرضغطية السيراميك منصة ، والتشريد القرار أقل من 1 نانومتر ) ، نقطة ، خط ، طبقة هيكل الهدف .

شعاع الالكترون ذوبان ( EBM ) تقنية ( تستخدم أساسا في الطباعة المعدنية المجهرية نانو ) يستخدم الطاقة العالية شعاع الالكترون ( الطاقة 10-30kev ، شعاع كثافة > 10 ⁶ أ / سم ² ) في بيئة فراغ ( < 10 ⁻ 3 باسكال ) التركيز على مسحوق المعادن ( مثل سبائك التيتانيوم ، سبائك النيكل القائم ) السطح ، مسحوق الجسيمات على الفور ذوبان وطدت . قطر شعاع الالكترون يمكن أن تكون صغيرة مثل 1-10 ميكرون ( التي تسيطر عليها بدقة من خلال عدسة الكهرومغناطيسية ) ، من خلال مسح مسار التخطيط ( مثل المسح التدريجي أو حلزونية المسح الضوئي ) ، ميكرون الحجم ( مثل هيكل الشبكة قطرها أقل من 5 ميكرون ) دقة تشكيل .

ثانياً - الدعم التقني الرئيسي :

1 . عالية الدقة التحكم في الحركة :مايكرو نانو طابعة 3Dنانومتر التشرد منصة ( على سبيل المثال ، كهرضغطية السيراميك المحرك ، والتشريد القرار أقل من 0.1nm وتكرار دقة تحديد المواقع ± 10nm ) و نظام المسح الضوئي ليزر / شعاع الالكترون ( على سبيل المثال ، هزاز مرآة أو عدسة الكهرومغناطيسية ) تستخدم لتحقيق submicron الحركة السيطرة على الفضاء ثلاثي الأبعاد . على سبيل المثال ، كهرضغطية منصة الطابعة ثنائية الفوتون يمكن تحقيق دقة تحديد المواقع ± 20 نانومتر في ثلاثة اتجاهات س / ص / ض ، وضمان محاذاة الخطأ من المتاخمة طبقة الطباعة أقل من 100 نانومتر .

2 - تحسين خصائص المواد : مواد الطباعة ( على سبيل المثال ، الراتنج حساس ، ومسحوق المعادن ) يجب أن يكون رد فعل عالية النشاط ( على سبيل المثال ، فوتون امتصاص عبر قسم كبير من الراتنج حساس ) وانخفاض معدل الانكماش ( بعد علاج / ذوبان حجم التغيير أقل من 2 في المائة ، لتجنب التشوه الهيكلي ) . على سبيل المثال ، الراتنج حساس مصممة خصيصا TPP التكنولوجيا تحتوي على photoinitiators عموما المتراكمة ( مثل darocur TPO ) التي لديها كفاءة امتصاص ثنائي الفوتون 10 مرات أعلى من التقليدية المبادرين ، ويمكن تحقيق عالية الدقة علاج في انخفاض قوة الليزر .

3 . دقة السيطرة على المعلمات العملية : قوة الليزر ( عادة 1-100mw ) ، سرعة المسح الضوئي ( 1-100 μ م / ث ) ، سمك ( 10-100nm ) وغيرها من المعالم التي تحتاج إلى تعديل وفقا لمتطلبات المواد والهياكل . على سبيل المثال ، عند الطباعة المجهرية مع ارتفاع نسبة الارتفاع إلى العرض ( على سبيل المثال ، ناتئ ، الطول / العرض > 10 : 1 ) ، سرعة المسح الضوئي ( أقل من 10 μ م / ث ) و قوة الليزر ( أكثر من 50 ميغاواط ) يجب أن تكون منخفضة ، مما يضمن أن قاعدة طبقة يمكن علاجه تماما . عند طباعة نمط غرامة ( مثل مجموعة microlens ، نصف قطرها انحناء أقل من 1 ميكرون ) ، سمك طبقة ( أقل من 20 نانومتر ) و مسح الطريق الأمثل ( تجنب تأثير الخطوة ) .

4 - الرقابة البيئية : طباعة البيئة ( مثل درجة الحرارة ، الرطوبة ، والاهتزاز ) له تأثير كبير على دقة . مختبر الصف micronano 3D الطابعات عادة ما تكون مجهزة ترموستاتي ( درجة الحرارة تقلب < ± 0.1 ℃ ) ، مزيل الرطوبة ( الرطوبة أقل من 30 ٪ ) و منصة نشطة ( عزل الاهتزاز الأرضي ، والاهتزاز السعة أقل من 1 نانومتر ) لضمان استقرار المواد والمعدات أثناء الطباعة .

　　مايكرو نانو طابعة 3Dمن خلال التعاون الأمثل " الطاقة التركيز - رد فعل المواد - التحكم في الحركة " ، فإنه يكسر من خلال الحد من دقة التصنيع التقليدية ، ويوفر أفضل تصنيع الطاقة ممس ، biomedicine ( على سبيل المثال ، هندسة الأنسجة سقالة ) ، الأجهزة البصرية ( على سبيل المثال ، supersurface عدسة ) وغيرها من المجالات ، ويعزز تطوير تكنولوجيا تصنيع النانو الدقيقة إلى أعلى دقة وأكثر تعقيدا هيكل .