Vedci vyrábajú 3-vytlačené štruktúry so zabudovanými-nano vráskami pre pokročilú kontrolu povrchu
Wuhan, Čína - Výskumný tím z Huazhong University of Science and Technology vyvinul nový prístup k laserovej-3D{3}}tlači na výrobu trojrozmerných mikro{5}}štruktúr, ktoré na svojich povrchoch nesú nanometrové vráskové vzory, čím sa otvárajú nové cesty pre povrchy s vysokou-funkčnosťou.
V štúdii tím uvádza metódu „laserovej priamej montáže“, ktorá využíva femtosekundový laser na generovanie polymérnych mikro-voxelov, ktoré spontánne vytvárajú nanovrásky v dôsledku nesúladu napätia počas fotopolymerizácie.
Medzi kľúčové vlastnosti technológie patrí:
A jeden-materiál, jeden-krokový proces: Celá mikroštruktúra-vrátane jej vrások-je vytvorená jediným laserovým-prejazdom písania bez potreby samostatných šablón alebo krokov po-vráskaní.
Vysoké priestorové rozlíšenie a geometrická sloboda: Metóda umožňuje vytvárať užívateľom{0}}navrhnuté architektúry v 3-D s naprogramovanými vzormi vrások (vrátane hierarchických alebo vzorovaných vrások) naprieč povrchmi.
Riadená vlnová dĺžka vrások až do desiatok nanometrov: Autori ukazujú, že vlnové dĺžky vrások je možné vyladiť (pod ~ 40 nm) ovládaním laserových a materiálových parametrov.
Široká použiteľnosť: Keďže záhyby sú zabudované počas tlače, výsledné architektúry môžu kombinovať makro{0}}dizajn tvaru a povrchovú textúru v nanometroch v jednom kroku-, čo je sľubné pre aplikácie v optike, snímaní, mikro-fluidike a mechanických zariadeniach, kde záleží na interakcii plochy povrchu, svetla- alebo zmáčavosti.
Výskumný tím demonštroval túto schopnosť vytlačením mikro-koštičiek, mriežkových polí a dokonca aj umeleckých tvarov (napríklad mikro-emblému univerzity) pokrytých nano vráskami, čo dokazuje štrukturálnu zložitosť a kontrolu textúry povrchu.
Podľa autorov hlavná inovácia spočíva v kombinácii aditívnej výroby mikro-architektúr s-nanoštruktúrovaním na mieste-efektívne zlúčením 3D tlače s nanorozmerovým vzorovaním v jednotnom procese. To by mohlo výrazne zjednodušiť výrobu funkčných povrchov, kde by sa normálne vyžadovali samostatné kroky litografie alebo samozvrásnenia.
Potenciálne dôsledky tejto práce zahŕňajú zlepšený výkon mikrozariadení (napríklad prostredníctvom vylepšenej plochy povrchu alebo vylepšeného rozptylu svetla), zvýšenú funkčnosť v mikro-robotike alebo biomedicínskych lešeniach (kde textúra povrchu ovplyvňuje správanie buniek) a nové slobody dizajnu v metamateriáloch alebo fotonických architektúrach.
Autori dospeli k záveru, že ich stratégia „poskytuje univerzálny protokol na vytváranie takmer ľubovoľných nano-vrásčitých architektúr“ a „uľahčuje novú paradigmu vo výrobe mikro/nano-aditív“.
