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德國卡爾斯魯厄理工學院采用微流控激光直寫系統實現多材料微納結構3D打印
2019-02-26


    [據2019年2月26日3ders網站報道]    近日,德國科學家通過將微流控系統與激光直寫(DLW)3D打印機集成,打印出由多種材料組成的微結構。從3D打印微流控系統到3D打印可移動微結構,微納米3D打印機發展的已非常成熟,通過增加一些現成的組件可挖掘DLW 3D打印機(某些型號)的真正潛力。

    研究團隊由卡爾斯魯厄理工學院(KIT)納米技術研究所(INT)Frederik Mayer領導,使用德國Nanoscribe公司的Photonic Professional GT 激光直寫設備以及商用微流控組件(如連接器,流量開關,閥門,流量控制器和開關流量矩陣)的基礎上設計了微流控系統。采用星形分選器控制注入構建區域的流體。由于受到光學聚焦的限制,DLW的成形高度僅為100微米,因此僅將極少量的流體注入構建區域以通過激光選擇性地固化,然后可選擇另一種流體材料注入并進行固化。微流控分選器樣機可處理多達七種不同的材料。

    為了驗證其功能,研究團隊基于多種發光顏色3D打印出具有確定微觀結構三維熒光防偽功能部件。為制造這些微觀結構,研究人員使用了七種不同的液體:用于結構骨架的非熒光光刻膠,含有熒光半導體量子點的四種光刻膠和具有不同發光顏色的有機染料,以及兩種顯影劑(mr-Dev 600和丙酮)。顯影劑作為溶劑,可在不同材料之間切換時沖洗掉其他材料。
研究人員打印出一個五層結構,其中具有不同熒光標記的復雜網格結構選擇性地位于每一層上。該結構只有112微米寬,54微米高,在一個如此微小的結構中,將七種不同的材料排列成一個精密三維陣列是相當困難的。事實上,當通過微流控系統注入時,結構非常微小,所有流體都會發生層流(當所有分子沿平行方向運動時發生的非湍流狀態)。在x,y和z方向上具有26×26×5個可標記位置,能夠存儲7.8kbit的防偽信息。

    據研究人員介紹,這些微流控系統將被廣泛用于制造由多種材料組成的復雜三維微納米結構,可應用于不同領域,如細胞培養支架、三維超材料、微光學系統和防偽功能部件的制造。德國Nanoscribe公司將來將發布一種新的DLW型號,該型號集成了微流控系統,或是對標準化工藝進行升級。3D納米打印技術正在快速發展,通過在這樣的系統中使用導電和可調諧超材料,3D打印納米機器人將會成為現實。(北方科技信息研究所 王召陽)

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