微纳3d金色金属材质参数3D打印技术应用:AFM探针

微纳3d金色金属材质参数3D打印是在原子力显微镜平台上通过微流控制技术和电化学的方法实现微纳3d金色金属材质参数3D结构成型可以在70微米的成型空间相当于人的头发丝截媔内完成打印,且具备一定的机械性能可实现2微米细节,可打印材料包括金银,铜铂等。

在直径0.06mm的头发上进行3d金色金属材质参数3D打茚相信很多人听了都觉得不可思议无法完成什么机器可以完成在头发丝上进行打印?现在跟大家介绍一下这款亚微米分辨率的3d金色金属材质参数 3D打印机 由Exaddon AG开发的CERES系统可在环境条件下直接3D打印3d金色金属材质参数。该系统通过增材制造来构建亚微米分辨率的复杂结构从而茬微电子,MEMS和表面功能化等领域开辟了新视野

CERES系统的示意图。该系统由直观的操作员软件控制位于防震台上。控制器硬件位于桌子下方

逐个体素和逐层执行打印过程,该过程允许90° 悬垂结构和独立式结构3d金色金属材质参数打印工艺是基于体素的。体素定义为基本3D 块体素以定义的坐标逐层堆叠,形成所需的2D或3D

几何形状没有支撑结构的独立式结构和90°悬垂角度是可行的,带来了真正的设计自由度。通过离子尖偏转的实时反馈使打印过程自动化。当体素到达完成时,体素的顶侧与尖端相互作 用,使悬臂偏转微小量。该过程非常类似于以接 触模式运行的AFM悬臂。如果达到用户定义的偏转阈值则将体素视为已打印。然后将尖端快速 缩回至安全的行进高度然后移至下一个體素。

悬臂的体素坐标打印压力和挠曲阈值在csv文件中指定。该文件已加载到打印机的操作员软件中csv文件由Exaddon提供的设计助手(即所谓的Voxel Cloud Generator)生成。或者可以通过任何能够导出纯文本文件的第三方软件来生成文件。

建立 用于打印结构的电化学装置。稳压器施加电压以控制還原反应体素由离子溶液构成,通过微流体压力控制器将离子溶液从离子尖端中推出该微流体压力控制器以小于1mbar的精度调节施加的压仂。在恒电位仪施加的适当电压下还原反应将3d金色金属材质参数离子转化为固体3d金色金属材质参数。客户定义的离子溶液以及Exaddon提供的离孓墨水可用于保证打印质量离子溶液的一个例子是硫酸铜(CuSO4)在硫酸 (H2SO4)中的溶液。在工作电极上发生以下反 应:Cu2 +(aq)+ 2e-→Cu(s)

像大多數电镀技术一样,电解池也需要导电液槽才能工作在这种情况下,打印室将在pH = 3的水中充满硫酸以使电流流动。对于在其上发生沉积的笁作电极需要导电表面稳压器控制用户定义的电位,并通过石墨对电极在电化学电池中提供电流Ag / AgCl参比电极用

于测量工作电极电势。将所有电极浸入支持电解质中两个高分辨率摄像头(顶视图和底视图)可实现离子头装载,打印机设置和打印结构的可视化内置了计算機辅助对齐功能,可以在现有结构上进行打印用于在例如芯片表面上预定义的电极上打印。该软件在打印期间和之后向用户提供每个体素遇到的成功失败或困难的反馈。CERES系统还执行其他过程例如2D纳米光刻和纳米颗粒沉积。该系统开放且灵活因此用户也可以设计定制嘚沉积工艺。CERES系统是用于学术和工业研究的有前途的工具它在微米级3d金色金属材质参数结构的增材制造中提供了空前的成熟度和控制能仂。

目前微纳3d金色金属材质参数3D打印更多应用在微纳米加工、微纳结构研究、太赫兹芯片、微电路修复、微散热结构、微米高频天线、微觀雕塑等领域让这些领域中很多不可能变成了可能。更多关于3D打印的介绍请搜索关注云尚智造欢迎您来咨询交流。

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  2020年5月16日南极熊获悉,波兰華沙大学的研究人员利用激光直接书写(DLW)3D打印技术设计出了微米大小的镜片这种3D打印的透镜可以在各种材料上制作,包括易碎的石墨烯类材料

  物理系的研究团队解释说,这种透镜可以取代之前需要的笨重的显微镜物镜而这些物镜是执行单个纳米大小的发光体(洳量子点或原子薄的2D材料)的光谱测量所需的。

  此外这些笨重的显微镜必须放置在离待分析样品约十分之一英寸的距离,这可能会對许多类型的现代实验造成限制研究人员表示,使用3D打印的镜头可以将镜头正面与样品表面之间的工作距离增加了两个数量级以上。這有可能为大类光学实验开辟了新的前景

  △3D打印的非球面微透镜的扫描电子显微镜图像,照片来自华沙大学

用3D打印技术生产微透镜

  研究人员通过解释说商业化的3D打印机一直在经历着快速发展,这与它的兼容材料包括高光学质量的透明介质在内的兼容材料相吻匼。研究人员表示3D打印技术与此类材料并驾齐驱,为生物、医学、超材料研究、机器人技术和微光学等诸多科技领域开辟了新的可能性

  在展示其在光的提取和传递方面的应用时,论文的作者解释说他们已经开发出了高效的椭圆微透镜,可以在发光体的顶部3D打印這些透镜被作者们描述为 "简单、经济有效、宽频、通用性强,并且与其他广泛需要的微光学系统的组件兼容"同时还可以在没有高数值孔徑光学器件的情况下运行。

  为了制造这种可以在各种样品上制造的透镜该团队选择了使用DLW 3D打印工艺,论文中称其为 "一种能够打印几乎任何形状的透镜的多功能技术"DLW也被称为双光子3D光刻技术,这是一种能够生产任意3D纳米结构的工艺

  这样的技术由德国双光子快速荿型制造系统制造商Nanoscribe公司提供。去年该公司推出了Quantum X系统,专门用于制造纳米尺寸的折射和衍射微光器件其尺寸可以小到200微米。

  2019年底来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和香港中文大学的研究人员在双光子快速成型制造方面取得了突破性进展,在限制分辨率牺牲的哃时加快了该技术的制造速度。

超长工作距离光谱学的优势

  作者提出的3D打印透镜的一个关键属性是它能够增加对半导体样品发出嘚光的提取,并将其发出的部分重塑成超窄光束由于这一特性,研究人员解释说这种透镜可以帮助消除执行单点状发光体的光学测量所需的笨重的显微镜。该论文作者表示3D打印的微透镜还可以实现长工作距离的光学测量(1英寸的采集透镜可以达到600毫米),这是迄今为圵其他分光镜技术无法达到的

  通常情况下,标准的分光显微镜测量的尺寸大致为手掌大小重达一磅(半公斤),而且必须放置在與样品的距离非常小的地方当试图在脉冲高磁场、低温或微波腔内进行测量时,这可能会带来一些问题另一方面,研究团队提出的3D打茚镜头可以很容易地将其抬起来

  此外,DLW 3D打印工艺的高速能力意味着可以在一个样品上制作出数百个微型透镜这有助于实现更多的時间效率研究和假设测试。"将它们排列成规则的阵列提供了一个方便的坐标系统可以准确地指定所选纳米物体的位置,并允许在全球不哃的实验室中进行多次测量"研究人员解释说。

  微纳级3D打印直播:摩方&安费诺微纳级高精密3D打印在5G通讯领域的创新应用

  2020年5月,朂近有2场3D打印直播值得关注包括3D打印鞋工厂围观、陶瓷3D打印。

  3D打印直播陶瓷光固化3D打印,在航空发动机涡轮叶片陶瓷芯、生粅医疗(骨科和牙科)、化工等领域逐步开始应用这些应用领域的关键问题是什么?精度与性能:十维科技的陶瓷3D打印技术和应用案例汾享

         C114中国通信网在光线下反应形成聚匼物或长链分子的树脂和其他材料对于从建筑模型到功能性人体***的3D打印部件是有吸引力的但是,在单个体素的固化过程中聚合物嘚机械和流动特性会发生什么变化,这一点很神秘 (体素是体积的3D单位,相当于照片中的像素)

  现在,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员已经展示了一种新型的基于光的原子力显微镜(AFM)技术称为样品耦合共振光学流变学(SCRPR)。该技术测量材料在固化过程中以最小尺度实时变化的方式和位置

  3D打印或增材制造因其灵活,高效的复杂零件生产而受到称赞但它的缺点是引入了材料特性嘚微观变化。由于软件将零件构建为薄层然后在打印前将其重建为3D,因此物理材料的整体属性不再与打印零件的属性相匹配相反,制慥零件的性能取决于印刷条件

聚合树脂单个体素的3D地形图像,被液体树脂包围 NIST的研究人员使用样品耦合共振光学流变学(SCRPR)来测量材料在3D打印和固化过程中在最小尺度下实时变化的方式和位置。

  NIST的新方法测量材料如何随亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率的发展洏变化这种分辨率比体积测量技术小数千倍且更快。研究人员可以使用SCRPR来测量整个固化过程中的变化收集关键数据,以改善从生物凝膠到硬质树脂的材料加工

  这种新方法将AFM与立体光刻技术相结合,利用光线来模拟从水凝胶到增强丙烯酸树脂的光反应材料由于光強度的变化或反应性分子的扩散,印刷的体素可能变得不均匀

  AFM可以感知表面的快速微小变化。在NIST方法中AFM探针持续与样品接触。研究人员采用商业AFM来使用紫外激光在AFM探针与样品接触的点处或附近开始形成聚合物(“聚合”)

  该方法在有限时间跨度内在空间中的┅个位置处测量两个值。具体地它测量AFM探针的共振频率(最大振动的频率)和品质因数(能量耗散的指标),跟踪整个聚合过程中这些徝的变化可以使用数学模型分析该数据以确定材料特性,例如刚度和阻尼

  用两种材料证明了该方法。一种是由橡胶光转化为玻璃嘚聚合物薄膜研究人员发现,固化过程和性能取决于曝光功率和时间并且在空间上很复杂,这证实了快速高分辨率测量的必要性。苐二种材料是商业3D打印树脂在12毫秒内从液体变成固体。共振频率的升高似乎表明固化树脂的聚合和弹性增加因此,研究人员使用AFM制作單个聚合体素的地形图像

  对NIST技术的兴趣远远超出了最初的3D打印应用。据NIST的研究人员称涂料和光学制造领域的公司也已经达成,有些正在进行正式的合作

参考资料

 

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