Naukowcy produkują struktury drukowane w technologii 3-D z wbudowanymi-nanozmarszczkami w celu zapewnienia zaawansowanej kontroli powierzchni
Wuhan, Chiny - Zespół badawczy z Uniwersytetu Naukowo-Technologicznego w Huazhong opracował nowatorskie podejście do druku 3D-opartego na laserze-, umożliwiające wytwarzanie trójwymiarowych-mikro-struktur, na których powierzchni znajdują się wzory zmarszczek w skali nano, otwierając nowe możliwości w zakresie powierzchni o wysokiej-funkcjonalności.
W ramach badania zespół opisuje metodę „bezpośredniego montażu laserowego”, która wykorzystuje laser femtosekundowy do generowania mikro-wokseli polimerowych, które samoistnie tworzą nanozmarszczki w wyniku niedopasowania naprężeń podczas fotopolimeryzacji.
Kluczowe cechy technologii obejmują:
A pojedynczy-materiał,-jednoetapowy proces: cała mikrostruktura,-łącznie z jej zmarszczkami,-jest formowana w jednym przebiegu-pisania laserowego, bez konieczności stosowania oddzielnych etapów tworzenia szablonów lub-pomarszczenia.
Wysoka rozdzielczość przestrzenna i swoboda geometryczna: metoda umożliwia tworzenie-zaprojektowanych przez użytkownika architektur w 3D z zaprogramowanymi wzorami zmarszczek (w tym zmarszczek hierarchicznych lub wzorzystych) na powierzchniach.
Kontrolowana długość fali zmarszczek do kilkudziesięciu nanometrów: Autorzy wykazali, że długość fali zmarszczek można dostrajać (poniżej ~40 nm) poprzez kontrolowanie parametrów lasera i materiału.
Szerokie możliwości zastosowania: w miarę tworzenia się zmarszczek podczas drukowania powstałe architektury mogą łączyć w jednym kroku projektowanie makro{0}}kształtów i tekstury powierzchni w nanoskali-, co jest obiecujące w zastosowaniach w optyce, czujnikach, mikro-przepływach i urządzeniach mechanicznych, gdzie liczy się powierzchnia, interakcja-światła z materią lub zachowanie zwilżania.
Zespół badawczy zademonstrował tę możliwość, drukując mikro-cegiełki, układy siatek, a nawet kształty artystyczne (na przykład emblemat uniwersytetu w mikro{1}}skali) pokryte nanowmarszczkami, co świadczy zarówno o złożoności strukturalnej, jak i kontroli tekstury powierzchni.
Według autorów główna innowacja polega na połączeniu wytwarzania przyrostowego mikro-architektur z-nanostrukturyzacją in situ-skutecznie łączącą druk 3D z wzorami w nanoskali w ujednolicony proces. Mogłoby to znacznie uprościć wytwarzanie powierzchni funkcjonalnych, gdzie zwykle wymagana byłaby oddzielna litografia lub etapy samomarszczenia.
Potencjalne implikacje tych prac obejmują poprawę wydajności mikrourządzeń (na przykład poprzez zwiększenie powierzchni lub lepsze rozpraszanie światła), zwiększoną funkcjonalność w mikro-robotyce lub rusztowaniach biomedycznych (gdzie tekstura powierzchni wpływa na zachowanie komórek) oraz nowe swobody projektowania metamateriałów i architektur fotonicznych.
Autorzy doszli do wniosku, że ich strategia „zapewnia uniwersalny protokół konstruowania niemal dowolnych architektur nanopomarszczonych” i „ułatwia wprowadzenie nowego paradygmatu w produkcji mikro/nanododatków”.
