微纳金属3D打印技术应用：AFM探针如何使用？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-10-09 19:10 标签： 探针如何使用
2017-05-09 16:04
来源:
粉体网_hb1_wtg
一、引言
3D打印技术被认为是“一项将要改变世界的技术”，第三次工业革命的重大标志。复杂三维微纳结构在微纳机电系统、生物医疗、新材料、新能源、微纳传感器和印刷电子等领域有着巨大的产业需求，微纳尺度3D打印在复杂三维微纳结构、高深宽比微纳结构以及复合材料三维微纳结构制造方面具有突出的潜能和优势，而且还具有设备简单、成本低、可使用材料种类多、无需掩模或模具、直接成形的优点。
二、微纳尺度3D打印研究进展
随着3D打印和微纳科技的迅猛发展，为了满足不同领域和行业的需求，近年国内外研究人员已经开发出多种类型微纳尺度3D打印工艺、打印材料和转隔壁，并应用于多种领域和行业。
微立体光刻
微立体光刻是在传统3D打印工艺—立体光固化成型基础上发展起来的一种新型微细加工技术，与传统的SL工艺相比，它采用更小的激光光斑、数值在非常小的面积发生光固化反应，微立体光刻采用的层厚通常是1~10μm。根据层面成型固化方式的不同划分为：扫描微立体光刻技术和面投影微立体光刻技术。前者加工效率较低、成本高，后者通过一次曝光可以完成一层的制作，成本低，极大提高工作效率。
基于双光子聚合激光3D直写
基于双光子聚合激光3D直写提不同于传统的微粒体光刻，它是基于双光子聚合原理，是目前实现纳尺度3D打印最有效的一种技术。与现有的其他工艺相比，双光子聚合能够制造出更高分辨率的三维微纳结构。
电喷印
电喷印亦称为电流体动力喷射打印，由Park和Rogers等人提出和发展的一种基于电流体动力学微液滴喷射成型沉积技术，与传统喷印技术采用“推”方式不同，EHD喷印采用电厂驱动以“拉”方式从液锥顶端产生极细的射流。电喷印具有兼容性好、成本低、结构简单、分辨率高等优点，尤其是对于高黏度液体能够打印出比喷头结构尺寸低一个数量级的图案。目前它已经被看作最具有应用前景的微纳尺度3D打印技术之一。
微激光烧结
微激光烧结是在传统3D打印SLS基础上开发的一种微尺度3D打印技术。微激光烧结所制造的结构其分辨率和粗糙度都提高一个数量级。
电化学沉积
电化学沉积是一种制作任意形状三维金属微结构技术。它可以直接批量生产复杂三维、高深度比微尺度金属结构。EFAB能够制作出各种微机械器件，MEMS，微光机电系统，还可以将其用于一些特殊领域。尤其是可以直接、快速、批量生产出复杂、高深度比三维金属微结构。
三、微纳尺度3D打印典型应用
1
超材料和先进材料
微纳尺度3D打印为超材料、复合材料、功能梯度材料、变密度材料的研制提供了一种强有力的工具使得许多原本是概念性的设计成为现实，尤其是超材料成功开发对于航空航天、高速列车、汽车等行业具有非常重要的意义。
2
生物组织器官和血管
德国弗劳霍夫研究所的科学家采用基于双光子聚合激光直写3D打印技术尝试制造“人造血管”。打印出来的血管可以与人体组织相互“沟通”，不会遭器官排斥，打印时使用的“墨水”是生物分子与人造聚合体。当然，这只是目前人们的良好愿望，能否做到真正的无免疫排斥，可能还有一段路要走。但无论如何，这项技术为未来血管外科发展会带来非常大的变化，甚至是革命性的变化。
四、微纳尺度3D打印材料
材料是微纳结构增材制造技术最重要的工艺要素之一，对于所制造的微纳结构的精度、分辨率、性能等有非常重要的影响。
3D打印所使用材料总的发展趋势是:可重复利用、功能性材料。此外，能够提高分辨率、生产效率也是其重点发展方向。
五、微纳尺度3D打印面临挑战、未来发展方向及趋势
尽管微纳尺度3D打印已经取得重大的进展和突破，但在打印分辨率、效率、成本、可靠性、装备等方面还不能满足当前组织工程、航空航天、生物医疗、微纳光学等行业的实际工程要求，尤其是目前还不能成功打印出功能性毛细血管，严重制约了组织器官的普及和实用化。
面投影微立体光刻、双光子光刻、微激光烧结、亚微尺度的多材料电喷印系统、CLIP代表着未来微纳尺度3D打印的发展方向。复合3D打印技术、大面积宏/微/纳跨尺度3D打印、多喷头和多材料3D打印、柔性电子器件3D打印、纳尺度4D打印是未来几年亟待突破的方向，工业级微纳尺度3D打印设备，低成本、环保、功能打印材料、复合材料、纳米材料以及生物兼容材料是未来微纳尺度3D打印技术亟待突破的领域。毛细血管、轻量化材料、超材料、组织器官、柔性电子、微纳光学器件、亚微尺度复杂三维金属结构/零件的制造是当前微纳尺度3D打印在应用方而的研究热点。
此外，基于物理/化学/生物等原理的微纳结构增材制造新方法与新工艺，复合微纳尺度3D打印、4D打印技术以及基于微纳结构增材制造的宏/微/纳跨尺度研究也是未来重点亟待突破的方向。
尽管目前3D打印还处于发展初期，面临许多挑战难题，但其潜力和社会需求以及影响力是巨大的。
文章来源：《中国科学》杂志社
作者：兰红波、李涤尘、卢秉恒
声明
1.本文版权归中国粉体网所有，公众号和媒体转载请与我们联系！
2.欢迎加入中国粉体网微信交流群，请加微信：13661095071（备注公司名+加群）
3.因学识有限，难免有所疏漏和谬误，恳请批评指正！
4.欢迎圈内好友踊跃投稿，一经采用，将支付稿酬答谢！返回搜狐，查看更多
责任编辑：

我要回帖

更多关于 探针如何使用 的文章

 

随机推荐