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新办法可提高双光子光刻3D打印的分辨率、成型高度和成品X光吸收量

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:编译自3ders

2018-01-05 09:51

   近日,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)发现了一种新方法,能提高双光子光刻(TPL)这种微观3D打印技术的能力。而这有助于医生用X射线CT扫描分析人体内的3D打印植入物。

  TPL与其它一些3D打印技术一样采用激光,但分辨率却高出许多,主要是因为它使用了一种能同时吸收两个光子的光刻材料。而这次LLNL发现的新方法主要涉及将抗蚀剂材料直接施加到透镜上,然后透过这种材料让3D打印机的激光聚焦。由此带来的改变是:打印分辨率可以进一步提高至150纳米,但打印件高度却可以达到数毫米。

  “通过这项研究,我们找到了用TPL处理定制的材料却又不牺牲超高分辨率的方法。”LLNL研究员JamesOakdale表示。

  不过,这仅仅是个开始—研究人员发现,除了能显著提高TPL的分辨率,他们还可以将3D打印过程中使用的光敏聚合物抗蚀剂的衰减提高10倍以上,从而增加(或减少)抗蚀剂吸收X射线的量。

▲用改进后的TPL技术3D打印的亚微米级八角形桁架结构

  这是通过“折射率匹配”,即令抗蚀剂材料的折射率与透镜的浸入介质匹配实现的,可以让3D打印机的激光能够在最小的干扰下通过。而这种改进最终可令TPL能够打印尺寸部件,但同时保证100纳米的惊人分辨率。

  “大多数想要利用TPL打印功能性结构的研究者都希望打印尺寸能高于100微米。现在,通过使用抗蚀剂,这点终于可以实现了,”LLNL研究员SourabhSaha表示,“TPL唯一的缺点就是速度慢。但现在,我们已经掌握了改进的方法。”

▲用改进后的TPL技术3D打印的亚微米级woodpile晶格

  值得一提的是,这项研究还产生了一个重要附带效果—可以调整抗蚀剂的X射线吸收量。由此,研究者理论上就可以3D打印出能吸收更多X射线的植入物。而这无疑有助于医生使用外部X射线或其它成像设备更容易地检查这些植入物。

  此外,改进后的TPL还可以有许多其它用途,比如制造(然后检查)国家点火设施目标的内部结构,LLNL的大型激光惯性约束聚变(ICF)研究装置(用于实现聚变点火),以及电化学电池。