Naukowcy z Purdue University w Stanach Zjednoczonych opracowali nową technikę polimeryzacji dwufotonowej. Technologia ta sprytnie łączy dwa lasery, z pomocą technologii druku 3D, w przypadku mocy lasera femtosekundowego zmniejszonej o 50 procent, drukując złożoną strukturę 3D o wysokiej rozdzielczości. Pomaga obniżyć koszty procesów drukowania 3D o wysokiej rozdzielczości, co jeszcze bardziej rozszerza zakres zastosowań. Praca badawcza została opublikowana w najnowszym wydaniu czasopisma Optics Express.
Polimeryzacja dwufotonowa to zaawansowana technologia produkcji addytywnej, która koncentruje się na wykorzystaniu laserów femtosekundowych do drukowania materiałów w precyzyjnym 3D. Chociaż technologia ta doskonale nadaje się do tworzenia mikrostruktur o wysokiej rozdzielczości, jej wysoki koszt stanowi przeszkodę w jej powszechnym stosowaniu.
W świetle tego zespół kreatywnie połączył stosunkowo niedrogi laser emitujący światło widzialne z laserem femtosekundowym emitującym impulsy podczerwieni, zmniejszając moc lasera femtosekundowego o 50 procent. To innowacyjne podejście skutecznie obniża koszt drukowania poszczególnych części.
Nowa metoda łączy absorpcję pojedynczego fotonu 532-nanometrowego lasera nanosekundowego z podejściem absorpcji dwufotonowej 800-nanometrowego lasera femtosekundowego. Aby osiągnąć optymalną równowagę między dwoma rodzajami drukowania laserowego, zespół skonstruował również nowy model matematyczny, aby uzyskać głębsze zrozumienie zaangażowanych procesów fotochemicznych i dokładnie obliczyć synergistyczne efekty procesów wzbudzenia dwufotonowego i jednofotonowego, zapewniając w ten sposób, że idealne wyniki drukowania nadal można uzyskać przy niższych mocach lasera femtosekundowego.
Wyniki eksperymentów pokazują, że w przypadku struktur 2D nowa metoda pozwala zmniejszyć moc wymaganą przez laser femtosekundowy o 80 procent, a w przypadku struktur 3D oszczędność ta wynosi około 50 procent.
Zespół stwierdził, że technologia druku 3D o wysokiej rozdzielczości ma szerokie perspektywy zastosowań, obejmujące m.in. wytwarzanie urządzeń elektronicznych 3D, opracowywanie mikrorobotów w dziedzinie biomedycyny oraz budowę struktur 3D lub rusztowań dla inżynierii tkankowej.
Krótko mówiąc, drukowanie 3D laserem femtosekundowym to reakcja fotochemiczna, która zachodzi w bardzo małej objętości, aby zbudować drobne struktury 3D. Jest to bardzo zaawansowana technologia w nowoczesnej produkcji addytywnej, ale ma ograniczenia pod względem szybkości drukowania i budżetu mocy. Teraz zespół przekroczył barierę kosztów, drukując struktury o wysokiej rozdzielczości przy połowie mocy. Co najważniejsze, tę nową technologię można również łatwo zintegrować z istniejącymi systemami drukowania 3D laserem femtosekundowym, co prowadzi do szybszej realizacji zastosowań w biomedycynie, mikrorobotyce, mikrooptyce i wielu innych dziedzinach.
