不可思议的微纳造物技术:很大程度改善粗糙度和精度

   2017-02-06 科学大院微信公众号佚名6090

其他利用该项技术加工的微纳雕塑作品也有很多,例如下图就是利用勃兰登堡门的模型。

利用双光子直写技术制作的勃兰登堡门模型(http://phys.org/news/2010-12-laser-3d-submicron.html)

利用双光子直写技术制作的勃兰登堡门模型(http://phys.org/news/2010-12-laser-3d-submicron.html)

也有人利用这项技术制作了虚拟人物的雕塑,还有人制作了微纳尺度赛车和房子的模型等等。总之,人们可以在此基础上充分放飞自己的想象力,制作各种各样的艺术品。唯一美中不足的是,这些艺术品往往都需要在电子显微镜下观看。

利用双光子激光直写技术加工的虚拟人物头像(http://www.innovations-report.com/html/report/materials-science/material-solutions-inside-and-on-top.html)

利用双光子激光直写技术加工的虚拟人物头像(http://www.innovations-report.com/html/report/materials-science/material-solutions-inside-and-on-top.html)

利用双光子激光直写技术制作的赛车和房屋模型(https://www.photonics.com/Article.aspx?PID=1&VID=101&IID=615&AID=50848)

利用双光子激光直写技术制作的赛车和房屋模型(https://www.photonics.com/Article.aspx?PID=1&;VID=101&;IID=615&;AID=50848)

不足之处

虽然双光子激光直写技术在微纳尺度加工领域具有极大的优势,但缺点也同样明显。

用于双光子激光直写技术的光敏物质种类很有限,往往只能加工光刻胶等特殊物质;与老式胶片拍摄图像的过程有些类似,光敏物质经过双光子激光直写后,往往也需要显影和定影等过程,将打印的3D物体固定下来,因此加工过程更为繁琐;由于加工精度高,而且往往是单点扫描加工,因此速率较慢,虽然不少改进版本的产品加入了振镜系统,可以提高加工效率,但相比之下仍耗时许久,再加上高精度平移台要借助压电陶瓷实现,行程较短,虽然可以通过机械移动台进行拼接,但是拼接处加工精度会陡然降低,因此该技术目前尚难以加工大尺度的产品。

此外,这项技术能够成功的关键很大程度上是纳米级移动精度的三维平移台,因此运动模块极其精密且昂贵,更需要相应的检测和控制系统,下图是一台典型双光子直写仪的基本配置,包括基本光学系统、振镜模块、定位系统(包括机械移动和压电陶瓷移动)、自动聚焦显微系统、高精度显微相机和配套软件,可以看出,这样一套系统需要从软件到硬件的深度开发,所以通常设备价格高昂。

典型的双光子直写仪基本配置(http://www.nanoscribe.de/en/products/photonic-professional-gt/)

典型的双光子直写仪基本配置(http://www.nanoscribe.de/en/products/photonic-professional-gt/)

 
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