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德国卡尔斯鲁厄理工学院采用微流控激光直写系统实现多材料微纳结构3D打印
2019-02-26


    [据2019年2月26日3ders网站报道]    近日,德国科学家通过将微流控系统与激光直写(DLW)3D打印机集成,打印出由多种材料组成的微结构。从3D打印微流控系统到3D打印可移动微结构,微纳米3D打印机发展的已非常成熟,通过增加一些现成的组件可挖掘DLW 3D打印机(某些型号)的真正潜力。

    研究团队由卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)纳米?#38469;?#30740;究所(INT)Frederik Mayer领导,使用德国Nanoscribe公司的Photonic Professional GT 激光直写设备以及商用微流控组件(如连接器,流量开关,阀门,流量控制器和开关流量矩阵)的基础上设计了微流控系统。采用星形分选器控制注入构建区域的流体。由于受到光学聚焦的限制,DLW的成形高度仅为100微米,因此仅将极少量的流体注入构建区域以通过激光选择性地固化,然后可选择另一种流体材料注入并进行固化。微流控分选器样机可处理多达七种不同的材料。

    为了验证其功能,研究团队基于多种发光颜色3D打印出具有确定微观结构三维荧光防伪功能部件。为制造这些微观结构,研究人员使用了七种不同的液体:用于结构骨架的非荧光光刻胶,含有荧光半导体量子点的四种光刻胶和具有不同发光颜色的有机染料,以及两种显影剂(mr-Dev 600和丙酮)。显影剂作为溶剂,可在不同材?#29616;?#38388;切换时冲洗掉其他材料。
研究人员打印出一个五层结构,其中具有不同荧光标记的复杂网格结构选择性地位于每一层上。该结构只有112微米宽,54微米高,在一个如此微小的结构中,将七种不同的材料排列成一个精密三维阵列是相当困难的。事实上,当通过微流控系统注入时,结构非常微小,所有流体都会发生层流(当所有分子沿平行方向运动时发生的非湍流状态)。在x,y和z方向上具有26×26×5个可标记位置,能够存储7.8kbit的防伪信息。

    据研究人员介绍,这些微流控系统将被广泛用于制造由多种材料组成的复杂三维微纳米结构,可应用于不同领域,如细胞培养支架、三维超材料、微光学系统和防伪功能部件的制造。德国Nanoscribe公司将来将发?#23478;恢中?#30340;DLW型号,该型号集成了微流控系统,或是?#21592;?#20934;化工艺进行升级。3D纳米打印?#38469;?#27491;在快速发展,通过在这样的系统中使用导电和可调谐超材料,3D打印纳米机器人将会成为现实。(北方科技信息研究所 王召阳)

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