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将两个激光器结合,飞秒激光3D打印成本大幅缩减
材料来源:科技日报           录入时间:2024/7/5 23:00:15

美国普渡大学科学家开发出一种新型双光子聚合技术。这项技术巧妙地将两个激光器结合,借助3D打印技术,在将飞秒激光功率降低50%的情况下,打印出了复杂的高分辨率3D结构。它有助降低高分辨率3D打印工艺成本,从而进一步扩大应用范围。相关研究论文发表于最新一期《光学快报》杂志。

高分辨率3D打印结构。图片来源:《光学快报》杂志

双光子聚合是一种先进的增材制造技术,核心在于利用飞秒激光以精确的3D方式打印出材料。尽管该技术在制造高分辨率微结构方面表现出色,但高昂的成本成为其广泛应用道路上的“拦路虎”。

鉴于此,研究团队创造性地将发射可见光的相对低成本的激光,与发射红外脉冲的飞秒激光相结合,将飞秒激光功率降低了50%。这一创新方法有效降低了单个零件的打印成本。

新方法将532纳米纳秒激光的单光子吸收与800纳米飞秒激光的双光子吸收方法相结合。为实现两种激光打印之间的最佳平衡,团队还构建了一个新的数学模型,以深入理解其中的光化学过程,并精确计算双光子和单光子激发过程的协同效应,从而确保在更低的飞秒激光功率下依然能获得理想的打印结果。

实验结果显示,对于2D结构,新方法将飞秒激光所需功率降低了80%;而对于3D结构,则降低了50%左右。

团队表示,高分辨率3D打印技术具有广阔的应用前景,包括但不限于3D电子设备的制造,生物医学领域微型机器人的开发,以及组织工程3D结构或支架的构建等。

飞秒激光3D打印,简言之是在极小的体积内发生光化学反应,从而构建精细的三维结构。这是现代增材制造领域一项非常前沿的技术,但其在打印速度和功率预算方面都有限制。现在,团队在功率降低一半的情况下打印出了高分辨率结构,跨越了成本障碍。最宝贵的是,这一新技术还能轻松融入现有的飞秒激光3D打印系统内,从而更快实现在生物医学、微型机器人、微光学器件等诸多领域的应用。

文章来源:科技日报

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