Открыт метод 3D-полимеризации с использованием маломощных лазерных осцилляторов
Лазеры в науке 23.10.2024 Комментарии к записи Открыт метод 3D-полимеризации с использованием маломощных лазерных осцилляторов отключеныПрямая лазерная запись, LDW, с использованием многофотонной 3D-полимеризации — это метод литографии, который применяется в науке и промышленности. Его используют в микрооптике, медицине, при создании метаматериалов и программируемых материалов.
Технология позволяет создавать тонкие элементы до сотен нанометров. Однако её применение ограничено свойствами фоторезины: любые изменения материала могут повлиять на пригодность к печати из-за условий фотовозбуждения.
Учёные из Центра лазерных исследований Вильнюсского университета, Института электронной структуры и лазеров, а также из Технологического университета Суинберна разработали метод 3D-полимеризации с использованием лазерных осцилляторов с низкой пиковой мощностью. Ранее этот метод работал только с усиленными лазерными источниками, что делало оборудование значительно дороже.
Для скоростного процесса LDW использовали осцилляторы с высокой частотой импульсов. Это позволило продвинуть аддитивное производство нефотосенсибилизированных материалов без применения фотоинициатора.
Материалы, такие как фоторезист SZ2080TM и его производные, были подвергнуты оптической 3D-печати. Даже при высоких линейных скоростях записи (до 105 мкм/с) удалось получить полимеризованные элементы размером 300 нм. Эти параметры соответствуют общепринятым производственным стандартам.
Изменение соотношения органических и неорганических компонентов в гибридном материале сужает диапазон условий для изготовления, но не исключает фотоструктурирование.
Нагрев фокального объёма позволяет эффективно осуществлять 3D-печать. Такая сшивка расширяет возможности производства полимеров.
Ученые показали, что сверхбыстрый лазерный осциллятор любой распространённой длины волны может:
- вызывать локализованное фотосшивание, которое позволяет осуществлять 3D-печать;
- делать это без использования фотоинициатора.
Это было подтверждено экспериментально с помощью различных коммерческих фемтосекундных лазерных источников без усиления. Это станет основой для дальнейших исследований и применения X-фотонного подхода к изучению других материалов. Уже сейчас это прорыв в лазерном 3D аддитивном производстве, позволяющий использовать различные лазеры и нефотосенсибилизированные полимерные материалы.
Важно, что новинка открывает возможности для создания высокопрозрачной микрооптики, малотоксичных биомедицинских скаффолдов и сочетания «зелёной» химии с „зелёной“ фотоникой для устойчивого аддитивного производства.
Учёные добавили, что этот переход не требует увеличения мощности лазера или снижения производительности производства. Поэтому его сразу примут многие лаборатории и внедрят в промышленность.
