Oamenii de știință produc structuri imprimate 3-D cu nano-riduri încorporate-pentru controlul avansat al suprafeței
Wuhan, China - O echipă de cercetare de la Universitatea de Știință și Tehnologie Huazhong a dezvoltat o nouă abordare de imprimare 3D-, bazată pe laser-, pentru a fabrica microstructuri tri{-dimensionale- care poartă modele de riduri la scară nanometrică pe suprafețele lor, deschizând noi căi pentru suprafețe cu funcționalitate înaltă-.
În cadrul studiului, echipa raportează o metodă de „asamblare directă cu laser” care utilizează un laser femtosecunde pentru a genera micro-voxeli polimerici care formează spontan nanoriduri din cauza nepotrivirilor de stres în timpul fotopolimerizării.
Caracteristicile cheie ale tehnologiei includ:
A un singur-material, proces într-un-pas: Întreaga microstructură-inclusiv ridurile ei-este formată într-o singură trecere de scriere cu laser-, fără a fi nevoie de șabloane separate sau pași de post-încrețire.
Rezoluție spațială ridicată și libertate geometrică: metoda permite fabricarea de arhitecturi-proiectate de utilizator în 3-D cu modele de riduri programate (inclusiv riduri ierarhice sau modelate) pe suprafețe.
Lungimea de undă a ridurilor controlată până la zeci de nanometri: Autorii arată că lungimile de undă a ridurilor pot fi reglate (sub ~ 40 nm) prin controlul parametrilor laserului și ale materialului.
Aplicabilitate largă: deoarece ridurile sunt încorporate în timpul imprimării, arhitecturile rezultate pot combina designul macro-formei și textura suprafeței la scară nanometrică într-un singur pas-promițător pentru aplicații în optică, senzori, micro-fluidice și dispozitive mecanice în care suprafața, interacțiunea-luminii contează sau comportamentul de umectare contează.
Echipa de cercetare a demonstrat capacitatea prin tipărirea de micro-cărămizi, rețele de grile și chiar forme artistice (de exemplu, o emblemă la scară micro-a universității) acoperite cu nanoriduri, evidențiind atât complexitatea structurală, cât și controlul texturii suprafeței.
Potrivit autorilor, inovația majoră constă în combinarea fabricării aditive a micro-arhitecturii cu-nanostructurarea-in situ, îmbinând efectiv imprimarea 3D cu modelarea la scară nanometrică într-un proces unificat. Acest lucru ar putea simplifica în mod semnificativ fabricarea suprafețelor funcționale, în cazul în care în mod normal ar fi necesare etape separate de litografie sau auto-ridare.
Implicațiile potențiale ale lucrării includ performanța îmbunătățită a microdispozitivelor (de exemplu, prin suprafață îmbunătățită sau prin împrăștiere îmbunătățită a luminii), funcționalitate sporită în micro-robotică sau schele biomedicale (unde textura suprafeței influențează comportamentul celulelor) și noi libertăți de proiectare în metamateriale sau arhitecturi fotonice.
Autorii concluzionează că strategia lor „oferă un protocol universal pentru construirea de arhitecturi nanoriduri aproape arbitrare” și „facilitează o nouă paradigmă în fabricarea micro/nano-aditivă”.
