Vědci vytvářejí 3-tištěné struktury se zabudovanými-nano-vráskami pro pokročilou kontrolu povrchu
Wuhan, Čína - Výzkumný tým z Huazhong University of Science and Technology vyvinul nový přístup k laserovému-3D{3}}tisku na bázi laseru k výrobě tří-mikro{5}}struktur, které na svých površích nesou vrásčité vzory v nanoměřítku a otevírají nové cesty pro vysoce-funkční povrchy.
Ve studii tým uvádí metodu „laserové přímé montáže“, která využívá femtosekundový laser ke generování polymerních mikro-voxelů, které spontánně vytvářejí nanovrásky v důsledku nesouladu napětí během fotopolymerizace.
Mezi klíčové vlastnosti technologie patří:
A jeden-materiál, jeden-krokový proces: Celá mikrostruktura-včetně jejích vrásek-je vytvořena jediným laserovým-průchodem zápisu, aniž by bylo nutné provádět samostatné šablonování nebo dodatečné{3}}zvrásnění.
Vysoké prostorové rozlišení a geometrická svoboda: Tato metoda umožňuje vytváření uživatelsky{0}}navržených architektur ve 3D s naprogramovanými vzory vrásek (včetně hierarchických nebo vzorovaných vrásek) napříč povrchy.
Řízená vlnová délka vrásek až do desítek nanometrů: Autoři ukazují, že vlnové délky vrásek lze vyladit (pod ~40 nm) řízením laserových a materiálových parametrů.
Široká použitelnost: Vzhledem k tomu, že vrásky jsou zabudovány během tisku, mohou výsledné architektury kombinovat makro{0}}design tvaru a povrchovou texturu v nanoměřítku v jednom kroku-slibné pro aplikace v optice, snímání, mikro-fluidice a mechanických zařízeních, kde záleží na povrchu, světelné-hmotě nebo chování při smáčení.
Výzkumný tým tuto schopnost prokázal tiskem mikro-cihel, mřížkových polí a dokonce i uměleckých tvarů (například mikro-emblém univerzity) pokrytých nanovrásky, což dokazuje jak strukturní složitost, tak kontrolu povrchové textury.
Podle autorů spočívá hlavní inovace v kombinaci aditivní výroby mikro-architektur s in{1}}nanostrukturováním na místě-efektivním spojením 3D tisku s nanoměřítkovým vzorováním v jednotném procesu. To by mohlo výrazně zjednodušit výrobu funkčních povrchů, kde by se normálně vyžadovala samostatná litografie nebo samozvrásnění.
Potenciální důsledky této práce zahrnují zlepšený výkon mikrozařízení (například prostřednictvím vylepšené plochy povrchu nebo vylepšeného rozptylu světla), zvýšenou funkčnost v mikro-robotice nebo biomedicínském lešení (kde povrchová struktura ovlivňuje chování buněk) a nové konstrukční svobody v metamateriálech nebo fotonických architekturách.
Autoři dospěli k závěru, že jejich strategie „poskytuje univerzální protokol pro konstrukci téměř libovolných nanowrinkled architektur“ a „usnadňuje nové paradigma v mikro/nano-aditivní výrobě“.
