Produzione di additivi submicrometrici scalabili

I RICERCATORI HANNO RAGGIUNTO UNA SVOLTA PER LA STAMPA NANO-3D SU SCALA INDUSTRIALE

I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e dell’Università cinese di Hong Kong (CUHK) hanno accelerato il tasso di produzione di additivi su nanoscala. Affrontando quello che è stato a lungo un compromesso tra risoluzione e tempo, il team ha sviluppato un metodo che potrebbe consentire la produzione su scala industriale di dispositivi minuti. La tecnica è anche in grado di creare strutture 3D precedentemente impossibili con sporgenze di 90 gradi.

Chris Spadaccini, direttore del Center for Engineered Materials and Manufacturing di LLNL, ha ritenuto la ricerca “una svolta nella stampa su nanoscala”. Inoltre, Spadaccini afferma che il sistema “consentirà di realizzare le notevoli prestazioni in materiali e strutture su questa scala dimensionale. in componenti utilizzabili “.

Inoltre Sourabh Saha, responsabile del documento e autore corrispondente, spiega: “Tradizionalmente, ci sono compromessi tra velocità e risoluzione. Se desideri un processo più veloce, perdi la risoluzione. “

“ABBIAMO INFRANTO QUESTO COMPROMESSO TECNICO, PERMETTENDOCI DI STAMPARE MILLE VOLTE PIÙ VELOCEMENTE CON LE PIÙ PICCOLE FUNZIONALITÀ.”

Il metodo sviluppato dal collettivo LLNL / CUHK fa parte di un corpus di lavori guidati da Saha che cerca di migliorare la litografia a due fotoni . Attualmente la litografia a due fotoni o multi-fotone è il metodo più comune per la stampa 3D di strutture sub-micron. Finora, tuttavia, è stato limitato dalla velocità con cui può stampare in 3D.

In quest’ultima ricerca condotta da Saha, la soluzione è quella di sostituire il laser singolare tipicamente utilizzato in due sistemi di litografia a fotoni con un campo di luce, simile a quelli utilizzati nei proiettori di luce. Questa maschera digitale controlla un laser a femtosecondi ultraveloce, proiettando contemporaneamente un milione di punti in una vasca di materiale in un unico passaggio. “Questo accresce notevolmente il processo perché invece di lavorare con un singolo punto che deve essere scansionato per creare la struttura, possiamo usare un intero piano di luce proiettata”, spiega Saha.

“Invece di focalizzare un singolo punto, abbiamo un intero piano focalizzato che può essere modellato in strutture arbitrarie.”

A dimostrazione del metodo, il team ha creato una serie di strutture in scala millimetrica. In un esempio, un cuboide di 2,20 mm × 2,20 mm × 0,25 mm contenente elementi reticolari submicrometrici è stato stampato in 3D in 8 minuti e 20 secondi (una velocità di 8,7 mm³ / ora). confronto, ci sono volute diverse ore per il completamento.

La produzione di additivi submicrometrici ha un grande potenziale per i settori della microelettronica e della medicina . Almeno per Saha, “La vera applicazione per questo sarebbe nella produzione su scala industriale di piccoli dispositivi che potrebbero essere integrati in prodotti più grandi, come i componenti negli smartphone”.

Sebbene finora la sperimentazione di LLNL e CUHK abbia funzionato solo con i polimeri, il team vede in futuro il potenziale di estendere il metodo su altri materiali, come metalli e ceramiche. I prossimi passi per il team sono continuare a sviluppare materiali diversi da utilizzare nel processo e apportare miglioramenti per ridimensionare ulteriormente il processo.

Saha conclude: “Le prossime domande saranno: quanto possiamo prevedere le caratteristiche e quanto bene possiamo controllare la qualità su larga scala. Ciò richiederà più lavoro per comprendere il processo stesso. “

” Produzione di additivi submicrometrici scalabili ” è pubblicato online sulla rivista Science . Co-autori di credito sono Sourabh K. Saha , Dien Wang, Vu H. Nguyen, Yina Chang, James S. Oakdale e Shih-Chi Chen.

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