Teadlased toodavad 3-D-prinditud struktuure, millel on sisseehitatud-nanokortsud täiustatud pinnakontrolliks
Wuhan, Hiina - Huazhongi teadus- ja tehnoloogiaülikooli uurimisrühm on välja töötanud uudse laser-põhise 3D-printimise lähenemisviisi, et toota kolme-dimensioonilisi mikro{{5}struktuure, mis kannavad oma pindadel nanomõõtmelisi kortsumustreid, avades uued võimalused pindade kõrgeks-funktsionaalsuseks.
Uuringus kirjeldas töörühm "laseri otsemontaaži" meetodit, mis kasutab femtosekundilist laserit polümeeri mikro{0}}vokslite genereerimiseks, mis tekitavad fotopolümerisatsiooni ajal pingete mittevastavuse tõttu spontaanselt nanokortse.
Tehnoloogia põhiomadused hõlmavad järgmist:
A üks-materjal, ühe-etapiline protsess: kogu mikrostruktuur-sealhulgas selle kortsud-moodustatakse ühe laser-kirjutuspääsmega, ilma et oleks vaja teha eraldi mallide moodustamise või kortsumise-järgseid samme.
Kõrge ruumiline eraldusvõime ja geomeetriline vabadus: meetod võimaldab luua kasutaja-kujundatud 3D-arhitektuure programmeeritud kortsumustritega (sh hierarhilised või mustrilised kortsud) üle pindade.
Kontrollitud kortsude lainepikkus kuni kümnete nanomeetriteni: autorid näitavad, et kortsude lainepikkusi saab häälestada (alla ~ 40 nm), kontrollides laseri ja materjali parameetreid.
Laialdane rakendatavus: kuna kortsud tekivad printimise ajal, saavad tulemuseks olevad arhitektuurid ühes etapis kombineerida makro-kujukujundust ja nanomõõtmelist pinnatekstuuri-, mis on paljulubav kasutamiseks optikas, sensorites, mikro-fluidikas ja mehaanilistes seadmetes, kus pindala, valguse{3}}interaktsioon või märgumiskäitumine on olulised.
Uurimisrühm demonstreeris selle võimekust, trükkides nanokortsudega kaetud mikro-telliseid, ruudustikmassiive ja isegi kunstilisi kujundeid (nt ülikooli mikro-mõõtkavas embleem), mis tõendab nii struktuuri keerukust kui ka pinnatekstuuri kontrolli.
Autorite sõnul seisneb peamine uuendus selles, et kombineeritakse mikro-arhitektuuride lisandite valmistamist in-situ nanostruktureerimisega-, mis ühendab tõhusalt 3-D-printimise nanomõõtmelise mustriga. See võib oluliselt lihtsustada funktsionaalsete pindade valmistamist, kus tavaliselt oleks vaja eraldi litograafiat või isekortsumise etappe.
Töö võimalikud tagajärjed hõlmavad mikroseadmete paremat jõudlust (näiteks suurema pinna või valguse hajumise kaudu), mikrorobootika või biomeditsiiniliste karkasside paremat funktsionaalsust (kus pinna tekstuur mõjutab raku käitumist) ja uusi disainivabadusi metamaterjalides või fotoonilistes arhitektuurides.
Autorid järeldavad, et nende strateegia "pakkub universaalset protokolli peaaegu suvaliste nanokortsuliste arhitektuuride konstrueerimiseks" ja "hõlbustab uut paradigmat mikro-/nanolisandite tootmises".
