事实上,双光子聚合加工是在2001年开始真正应用在微纳制造领域的,其先驱者是东京大阪大学的Kawata教授以及孙洪波教授。当时这个实验室在nature上发表的一篇工作,也就是传说中的纳米牛引起了极大的轰动:《Finerfeaturesforfunctionalmicrodevices:Micromachinescanbecreatedwithhigherresolutionusingtwo-photonabsorption.》但是,这篇文献中还进行了另外一个更厉害的工作,这两位教授做出了当时世界上特别小的弹簧振子,其加工分辨率达到了120nm,超越了衍射极限,同时还没有使用诸如近场加工之类的解决方案,而是单纯的利用了材料的性质。来自不来梅大学微型传感器、致动器和系统(IMSAS)研究所的科学家们发明了一种全新的微流道混合方式,使用Nanoscribe公司的3D打印系统,利用双光子聚合原理(2PP)结合光刻技术,将自由形式3D微流控混合元件集成到预制的晶圆级二维微流道中。该微型混合器可以处理高达100微升/分钟的高流速样品,适用于药物和纳米颗粒制造,快速化学反应、生物学测量和分析药物等各种不同应用。常见的3D打印技术有哪些?欢迎咨询Nanoscribe在中国的子公司纳糯三维科技(上海)有限公司。上海实验室3D打印系统
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科学家们基于Nanoscribe的双光子聚合技术(2PP),发明了GRIN光学微纳制造工艺。这种新的制造技术实现了简单一步操作即可同时控制几何形状和折射率来打印自由曲面光学元件。凭借这种全新的制造工艺,科学家们完成了令人印象深刻的展示制作,打印了世界上特别小的可聚焦可见光的龙勃透镜(15µm直径)。相似于人类眼睛晶状体的梯度,这种球面晶状体的折射率向中心逐渐增加,使其具有独特的聚光特性。Nanoscribe的PhotonicProfessional打印系统可用于将不同折射率的龙勃透镜和其他自由形状的光学组件打印于微孔支架材料上(例如孔状硅材及二氧化硅)。突出特点是不再像常规的双光子聚合(2PP)那样在基体表面进行直写,而是在孔型支架内。通过调整直写激光的曝光参数可以改变微孔支架内材料的聚合量,从而影响打印材料的有效折射率。采用全新SCRIBE技术(通过激光束曝光控制的亚表面折射率)可以在保证亚微米级别的空间分辨率同时,对折射率的调节范围甚至超过0.3。上海高分辨率3D打印想要了解更多双光子微纳3D打印技术信息,敬请咨询Nanoscribe中国分公司纳糯三维科技(上海)有限公司。
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为了简化硬件配置之间的转换,物镜和样品夹持器识别会自动运行。多层衍射光学元件(diffractiveopticalelement,DOE)可以通过在扫描平面内调制激光功率来完成,从而减少多层微制造所需的打印时间。Nanoscribe表示,折射微光学也受益于2GL工艺的加工能力,可制作单个光学元件、填充因子高达100%的阵列,以及可以在直接和无掩模工艺中实现各种形状,如球面和非球面透镜。QuantumX的软件能实时控制和监控打印作业,并通过交互式触摸屏控制面板进行操作。为了更好地管理和安排用户的项目,打印队列支持连续执行一系列打印作业。
Nanoscribe公司推出针对微光学元件(如微透镜、棱镜或复杂自由曲面光学器件)具有特殊性能的新型打印材料,IP-n162光刻胶。全新光敏树脂材料具有高折射率,高色散和低阿贝数的特性,这些特性对于3D微纳加工创新微光学元件设计尤为重要,尤其是在没有旋转对称性和复合三维光学系统的情况下。由于在红外区域吸收率不高,因此光敏树脂成为了红外微光学的优先,同时也是光通讯、量子技术和光子封装等需要低吸收损耗应用的相当好的选择。全新IP-n162光刻胶是为基于双光子聚合技术的3D打印量身定制的打印材料。高折射率材料可实现具有高精度形状精度的创新微光学设计,并将高精度微透镜和自由曲面3D微光学提升到一个新的高度。由于其光学特性,高折射率聚合物可促进许多运用突破性技术的各种应用,例如光电应用中,他们可以增加显示设备、相机或投影仪镜头的视觉特性。此外,这些材料在3D微纳加工技术应用下可制作更高阶更复杂更小尺寸的3D微光学元件。例如图示中可应用于微型成像系统,内窥镜和AR/VR3D感测的微透镜。现阶段,3D打印是传统制造的重要补充,属于产业增强。
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多年来,Nanoscribe在微观和纳米领域一直非常出色,并且参与了很多3D打印的项目,包括等离子体技术、微光学等工业微加工相关项目。如今,Nanoscribe正在与美因兹大学和帕德博恩大学在内的其他行业带领机构一起开发频率和功率稳定的小型二极管激光器。该团队的项目为期三年,名为Miliquant,由德国联邦教育和研究部(简称BMBF)提供资助。他们的研发成果——3D打印光源组件,将用于量子技术创新,并可以应用在医疗诊断、自动驾驶和细胞红外显微镜成像之中。研发团队将开展多项实验,开发工业传感器和成像系统,这就需要复杂的研发工作,还需要开发可靠的组件,以及组装和制造的新方法。微纳3D打印技术可以使用多种材料进行打印,包括金属、陶瓷、聚合物等。上海实验室3D打印系统
早期的Photonic Professional GT 3D打印机设计用于使用双光子聚合生产纳米和微结构塑料组件和模具。上海实验室3D打印系统
光学和光电组件的小型化对于实现数据通信和电信以及传感和成像的应用至关重要。通过传统的微纳3D打印来制作自由曲面透镜等其他新颖设计会有分辨率不足和光学质量表面不达标的缺陷,但是利用双光子聚合原理则可以完美解决这些问题。该技术不光可以用于在平面基板上打印微纳米部件,还可以直接在预先设计的图案和拓扑上精确地直接打印复杂结构,包括光子集成电路,光纤顶端和预制晶片等。Nanoscribe双光子聚合技术所具有的高设计自由度,可以在各种预先构图的基板上实现波导和混合折射衍射光学器件等3D微纳加工制作。上海实验室3D打印系统
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