في ظل خلفية من التطور السريع في العلوم والتكنولوجيا الحديثة ، ميكرون أو حتى نانو الحجم تكنولوجيا التصنيع الدقيقة أصبحت القوة الدافعة الرئيسية التي تعزز اختراقات في الدوائر المتكاملة ، الأجهزة الضوئية ، والطب الحيوي ، والمواد المتقدمة . من بينها ، مايكرو نانو ليزر ثلاثية الأبعاد الطباعة الحجرية ، عالية الدقة ومرنة تكنولوجيا تصنيع المواد المضافة ، أصبحت تدريجيا أداة متقدمة في مجال تصنيع مايكرو نانو هيكل . فإنه يكسر من خلال الحد من مستو الطباعة الحجرية التقليدية ثنائية الأبعاد ، ويحقق الكتابة المباشرة المعقدة ثلاثية الأبعاد المجهرية .

ما هو micronano ليزر ثلاثية الأبعاد الطباعة الحجرية ؟

مايكرو ليزر النانو الطباعة الحجرية ثلاثية الأبعاد هي تقنية فائقة الدقة على أساس البصرية غير الخطية من آثار ( مثل ثنائي الفوتون البلمرة ، two-photon polymerization ، TPP ) . المبدأ الأساسي هو أن تركز شعاع الليزر فائق السرعة ( عادة ليزر الفيمتو ثانية ) يستخدم للإشعاع الراتنج حساس المواد عند شدة الضوء في نقطة محورية من الليزر تصل إلى عتبة ، ثنائي الفوتون امتصاص المحلية بدأت ، وبالتالي فإن التفاعل الكيميائي من الانارة البادئ هو لمس ، الراتنج هو بلمرة وطدت . بسبب امتصاص ثنائي الفوتون قوية غير الخطية ، البلمرة يمكن أن تحدث فقط في الحد الأدنى من حجم مركز الليزر التركيز ، وبالتالي فإن الحد الأقصى من حيود الليزر فائقة الدقة بالقطع ( تصل إلى 100 نانومتر أو حتى عشرات نانومتر ) يمكن أن تتحقق ، أي هيكل ثلاثي الأبعاد يمكن أن تكون مكتوبة من نقطة إلى نقطة .

المبادئ التقنية والمكونات الأساسية

1 . مصدر ليزر فائق السرعة

الفيمتو نبضة ليزر مع الطول الموجي من 780 إلى 800 نانومتر يستخدم عادة ، عرض النبضة قصيرة جدا ، ذروة الطاقة العالية ، والتي هي مفيدة لتحقيق كفاءة امتصاص ثنائي الفوتون ، وفي الوقت نفسه الحد من الضرر من المواد المحيطة بها .

2 - العدسة الشيئية ذات الفتحة العددية العالية

باستخدام النفط مغمورة أو الهواء عالية نا الهدف عدسة الليزر فائقة الدقة التركيز على شكل submicron بقعة هو المفتاح لتحقيق ارتفاع القرار .

3 - د نظام تحديد المواقع بدقة

من خلال محرك كهرضغطية XYZ 3D منصة أو مرآة نظام المسح الضوئي ، مسار حركة الليزر التركيز في مقاومة للضوء يمكن التحكم بدقة ، وهيكل معقد يمكن بناؤها من قبل طبقة أو نقطة نقطة .

4 - المواد الحساسة للضوء

photoinitiators ، مونومرات ، crosslinkers عادة ما تحتوي على راتنج حساس مصممة خصيصا ثنائي الفوتون بلمرة . المواد التي تحتاج إلى ارتفاع امتصاص ثنائي الفوتون عبر الباب ، علاج سريع الاستجابة الميكانيكية جيدة الاستقرار .

5 . نظام مراقبة الكمبيوتر والبرمجيات

نموذج ثلاثي الأبعاد ( على سبيل المثال ، ملف CAD ) هو تشريح ، مسح الطريق هو خلق ، ليزر مدفوعة من قبل برامج التحكم للعمل مع منصة لتحقيق التشغيل الآلي وتصنيع الآلات .

ثالثاً - المزايا التقنية والميزات

1 . فائقة الدقة

من خلال كسر الحد حيود البصرية التقليدية ، وتجهيز الدقة يمكن أن تصل إلى 50-200 نانومتر ، والتي هي مناسبة لتصنيع البلورات الضوئية ، والمواد الفائقة ، مايكرو العناصر البصرية وغيرها من النانو .

2 - القدرة الحقيقية على تجهيز ثلاثي الأبعاد

فائدة نموذج لا يقتصر من قبل الطباعة الحجرية التقليدية " طبقة بعد طبقة التعرض + النقش " ، ويمكن تصنيع هياكل ثلاثية الأبعاد المعقدة مثل تعليق ، المسمار ، شبكة ، المسامية ، وما إلى ذلك مباشرة ، وتصميم درجة عالية من الحرية .

3 . عدم الاتصال بالقطع

الليزر هو التركيز على الجزء الداخلي من المواد من الجزء العلوي من دون قناع ، وبالتالي تجنب التلوث والأضرار الناجمة عن الاتصال الميكانيكية ، ومناسبة لتطبيقات البيئة النظيفة .

4 . التوافق واسعة من المواد

بالإضافة إلى مقاومة للضوء العضوية ، ويمكن أيضا أن تستخدم لتجهيز هيدروجيل ( البيولوجية سقالة ) ، والسلائف السيراميك والمعادن بمركب متناهي في الصغر ، وهلم جرا ، وتوسيع نطاق تطبيق الحدود .

5 - تصنيع النماذج الأولية السريعة

هو مناسبة لأنّ البحث والتطوير والتحقق من حجم صغير ، مخصص نانو الأجهزة ، وتقصير فترة البحث والتطوير .

رابعاً - مجالات التطبيق الرئيسية

1 - الضوئيات والضوئيات

تصنيع مجموعة microlens ، الدليل الموجي ، البلورات الضوئية ، السطوح الفوقية ، وما إلى ذلك تستخدم لدمج رقائق البصرية ، ليزر وأجهزة الاستشعار .

2 - الهندسة الطبية الحيوية

الهدف : بناء سقالة الأنسجة البيولوجية ، ميكروفلويديك رقاقة خلية ثقافة هيكل ، والتي يمكن استخدامها في هندسة الأنسجة ، وفحص المخدرات و دراسة الجهاز رقاقة .

3 - نظام الكهروميكانيكية الدقيقة ( ممس )

تصنيع أجزاء متحركة مثل التروس الصغيرة ، والينابيع ، والمحركات ، وما إلى ذلك ، من أجل تعزيز تطوير الروبوتات الصغيرة وأجهزة الاستشعار الذكية .

4 - بحوث المواد المتقدمة

خفيفة الوزن وعالية القوة هيكل المصفوفة نقطة طوبولوجيا الأمثل المواد المستخدمة في الفضاء ومرنة الالكترونية .

5 - تخزين البيانات والأمن ومكافحة التزييف

عالية الكثافة البصرية التخزين أو مكافحة التزييف التسمية يمكن أن تتحقق باستخدام ثلاثي الأبعاد المجهرية .

خامساً - التحديات وآفاق المستقبل :

- تطوير مقاومة للضوء أكثر حساسية ، وتحسين كفاءة الكتابة؛

- الجمع بين المعالجة المتوازية المتعددة الحزم لتحقيق التصنيع السريع في مناطق كبيرة؛

- الجمع بين الذكاء الاصطناعي والتصميم الهيكلي وتخطيط المسار الأمثل؛

- تشجيع التصغير وتوطين المعدات وخفض عتبة الاستخدام .

مايكرو نانو ليزر الطباعة الحجرية ثلاثية الأبعاد ليس فقط الابتكار التكنولوجي في تصنيع الدقة ، ولكن أيضا عبر منصة لربط الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والهندسة . هو إعادة تشكيل فهمنا " التصنيع " ، من العيانية إلى المجهرية ، من 2D إلى 3D ، من الإنتاج الضخم إلى التخصيص الشخصي . مع تطور التكنولوجيا ، مايكرو نانو نحت سكين سوف تلعب دورا أكثر وأكثر أهمية في المستقبل ، وفتح حقبة جديدة من التصنيع الذكي .