University of Twente Naukowcy 3D Print Gold Microstructures Using LIFT Technique

Naukowcy z University of Twente opracowali nową technikę druku laserowego, która pozwala drukować w 3D złote nanostruktury, w tym złożone zwisające struktury. Poprzez wskazanie bardzo krótkiego impulsu laserowego na cienką warstwę o grubości nanometrów, drobna kropla ciekłego metalu zostaje wyrzucona na podłoże, gdzie zestala się. Technika ta jest nazywana indukowanym laserowo przekazywaniem do przodu lub LIFT. Naukowcy wykorzystali go do budowy drobnych, złożonych struktur z miedzi i złota; miedź działa jak mechaniczne podparcie dla złota.

LIFT umożliwi drukowanie 3D mikro elementów w elektronice lub fotonice. Przykładem, którego używają naukowcy, jest maleńka helisa, która może jednocześnie działać jako mechaniczna sprężyna lub przewodnik elektryczny. Spirala jest drukowana wokół niej z miedzi, tworząc miedziane pudełko, które zapobiega upadkowi przeznaczonemu do lądowania nowego uzwojenia na poprzednim uzwojeniu. Po zakończeniu spirali miedź zostaje chemicznie wytrawiona, pozostawiając spiralę czystego złota o wielkości zaledwie kilkudziesięciu mikronów.

Objętość kropelek to kilka femtolitrów i ich średnica trochę więcej niż jeden nanometr. Krótki impuls zielonego światła laserowego służy do topienia złota i miedzi. Badacze obawiali się, że oba metale zmieszają się, ale tak nie było. Metoda kropli po kropli zastosowana do budowy mikroskopijnych struktur skutkuje wysoką rozdzielczością, z chropowatością powierzchni zaledwie 0,3 do 0,7 mikrona.

Badania udokumentowano w artykule zatytułowanym "Drukowanie złożonych, wolnostojących mikrostruktur. za pomocą indukowanego laserem przesuwania w przód (LIFT) cienkich warstw czystego metalu. "

" Dalsza redukcja porowatości Au będzie tematem przyszłych prac, na przykład poprzez ponowne topienie laserem, konwencjonalne spiekanie lub lepsze zrozumienie zachowania uderzeniowego kropli "- stwierdzają naukowcy. "Ponadto, ogrzewanie odbiornika może zmniejszyć naprężenia termiczne i możliwe rozpryskiwanie kropelek. Mniejsze struktury można osiągnąć przez minimalizowanie naprężeń na małych elementach, np. poprzez suszenie w punkcie krytycznym, bardziej precyzyjne manipulowanie próbkami i mniejsze rozmiary kropelek. Badanie to pokazuje, że LIFT może być stosowany do drukowania funkcjonalnego 3D z bardzo małymi właściwościami i przy użyciu czystych materiałów, które są ważne dla elektroniki lub mikromechaniki. "

Technika LIFT może być również stosowana do innych metali lub kombinacji metali. Ma duży potencjał do wykorzystania w takich aplikacjachjako obwody elektroniczne, urządzenia mikromechaniczne i czujniki do zastosowań biomedycznych. Użycie miedzi jako materiału "ofiarnego" pozwala na drukowanie w bardziej złożonych strukturach 3D, na przykład z nawisami, takimi jak helisa. Ta technika, podobnie jak inne techniki produkcji dodatków, może zaoszczędzić czas i pieniądze, umożliwiając jednocześnie produkcję skomplikowanych komponentów.

Badania zostały przeprowadzone przez wydziały Mechaniki ciał stałych, powierzchni i systemów ( MS3) i projektowaniu, produkcji i zarządzaniu (DPM), obydwie części Wydziału Technologii Inżynieryjnych Uniwersytetu Twente. Naukowcy współpracowali również z DEMCON Corporation, spółką spinoff z University of Twente.

Autorami publikacji są Matthias Feinaeugle, Ralph Pohl, Ton Bor, Tom Vaneker i Gert-willem Römer.