供稿人:王慧超，連芩 供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 發(fā)布日期：2021-01-01
雙光子聚合3D打印技術(shù)是目前制造高分辨率微米級(jí)物體的主要方法，可制造100納米以下特征尺寸的物體。但是現(xiàn)有研究中該方法制造效率較低，通常低于1-20立方毫米/小時(shí)。近日，德國(guó)勃蘭登堡應(yīng)用技術(shù)大學(xué)研究人員在《nature》上發(fā)布了X交叉光片照相體積光固化3D打印技術(shù)的研究，其分辨率為25微米，體積生成速率達(dá)到55立方毫米/秒，體積生成速率比現(xiàn)有研究高出四到五個(gè)數(shù)量級(jí)。
Xolography是一種雙光技術(shù)，它使用可以光轉(zhuǎn)換的光引發(fā)劑，通過(guò)相交不同波長(zhǎng)的光束進(jìn)行線性激發(fā)，從而在特定的單體體積內(nèi)引發(fā)光敏樹(shù)脂的局部聚合，固化是通過(guò)添加到樹(shù)脂中的雙色光引發(fā)劑來(lái)介導(dǎo)的，該光引發(fā)劑由第一波長(zhǎng)激活，而正交布置的第二波長(zhǎng)繼續(xù)引發(fā)或抑制光聚合，通過(guò)在固定體積的光學(xué)裝置同步移動(dòng)樹(shù)脂體積期間投影一系列圖像，可以連續(xù)制作所需的物體，原理如圖1所示。
圖1 交叉光片照相體積3D打印原理圖
為了避免樹(shù)脂腔室中的體素多重曝光，其使用375 nm二極管激光器的高斯光束轉(zhuǎn)換為發(fā)散激光線，稱為“光片”，并且考慮到光的衍射效果，對(duì)不同體積深度進(jìn)行了光束的優(yōu)化，這將使打印結(jié)果具有非常高的準(zhǔn)確性，因?yàn)橥队皶r(shí)光學(xué)系統(tǒng)已調(diào)整為呈現(xiàn)0.021毫米見(jiàn)方的像素。圖2 展示了X交叉光片照相體積3D打印模型的打印效果。經(jīng)過(guò)測(cè)試，x和y方向的分辨率約為25微米，z方向的分辨率為50微米。
圖2 X交叉光片照相體積3D打印模型（從左至右：三維模型、制造過(guò)程、成品）