Вчені з Університету Пердью в США розробили нову техніку двофотонної полімеризації. Ця технологія вміло поєднує два лазери за допомогою технології 3D-друку, у разі фемтосекундної потужності лазера, зменшеної на 50 відсотків, друкуючи складну 3D-структуру високої роздільної здатності. Це допомагає знизити вартість процесів 3D-друку з високою роздільною здатністю, таким чином ще більше розширюючи діапазон застосувань. Стаття дослідження опублікована в останньому номері журналу Optics Express.
Двофотонна полімеризація — це передова технологія адитивного виробництва, яка зосереджена на використанні фемтосекундних лазерів для друку матеріалів у точному 3D. Хоча ця технологія чудово підходить для створення мікроструктур високої роздільної здатності, її висока вартість перешкоджає її широкому використанню.
У світлі цього команда творчо поєднала відносно недорогий лазер, який випромінює видиме світло, з фемтосекундним лазером, який випромінює інфрачервоні імпульси, зменшивши фемтосекундну потужність лазера на 50 відсотків. Цей інноваційний підхід ефективно знижує витрати на друк окремих деталей.
Новий метод поєднує однофотонне поглинання 532-нанометрового наносекундного лазера з підходом двофотонного поглинання 800-нанометрового фемтосекундного лазера. Щоб досягти оптимального балансу між двома лазерними друками, команда також побудувала нову математичну модель, щоб отримати глибше розуміння залучених фотохімічних процесів і точно розрахувати синергетичні ефекти двофотонного та однофотонного процесів збудження, таким чином забезпечуючи що ідеальних результатів друку все ще можна досягти при меншій фемтосекундній потужності лазера.
Експериментальні результати показують, що для двовимірних структур новий метод зменшує потужність, необхідну для фемтосекундного лазера, на 80 відсотків; для 3D-структур він зменшується приблизно на 50 відсотків.
Команда зазначила, що технологія 3D-друку з високою роздільною здатністю має широкі перспективи застосування, включаючи, але не обмежуючись, виготовлення 3D-електронних пристроїв, розробку мікро-роботів у біомедичній галузі та будівництво 3D-структур або каркасів для тканинної інженерії. .
Коротше кажучи, фемтосекундний лазерний 3D-друк — це фотохімічна реакція, яка відбувається в дуже малому об’ємі для створення тонких 3D-структур. Це дуже передова технологія в сучасному адитивному виробництві, але вона має обмеження щодо швидкості друку та бюджету електроенергії. Тепер команда подолала ціновий бар’єр, друкуючи структури високої роздільної здатності вдвічі меншою потужністю. Найціннішим з усіх є те, що цю нову технологію також можна легко інтегрувати в існуючі системи фемтосекундного лазерного 3D-друку, що призведе до швидшої реалізації застосувань у біомедицині, мікроробототехніці, мікрооптиці та багатьох інших областях.
