Additiv laserfremstilling af Si/ZrO2 afstembare krystallinske fase 3D nanostrukturer
Figur 1. En grafisk oversigt, der viser:(a) brugte rå organiske og uorganiske prækursorer, deres molære forhold i syntese;(b) laserfotopolymerisering og højtemperaturkalcineringsteknologi;(c) dannede krystallinske fase nano-gitre efter kalcinering (cristobalite, SiO2, zircon, monoklin ZrO2 og tetragonal ZrO2); Alle disse faser kan observeres og justeres afhængigt af behandlingstemperaturen og den indledende hybridmaterialesammensætning. Kredit:Compuscript Ltd
En ny publikation fra Opto-Electronic Advances gennemgår laseradditiv fremstilling af Si/ZrO2 afstembare krystallinske fase 3D nanostrukturer.
En rute til laser-nano-print af 3D-krystallinske strukturer blev udviklet ved hjælp af ultrahurtig laserlitografi, brugt som additivt fremstillingsværktøj til fremstilling af ægte 3D-nanostrukturer, og kombineret med højtemperatur termisk efterbehandling, der omdanner det trykte materiale til et helt uorganisk stof.
Det tværfaglige eksperimentelle arbejde afslørede potentialet i at tune den resulterende keramiske struktur til distinkte krystallinske faser, såsom cristobalit, SiO2 , ZrSiO4 , m-ZrO2 , t-ZrO2 . Den foreslåede tilgang opnåede under 60 nm for individuelle funktionsdimensioner uden nogen form for stråleformning eller komplekse eksponeringsteknikker, hvilket gør den reproducerbar med andre etablerede standard- eller specialfremstillede laserdirekte-skriveopsætninger. Princippet er kompatibelt med kommercielt tilgængelige platforme (for eksempel:Nanoscribe, MultiPhoton Optics, Femtika, Workshop of Photonics, UpNano, MicroLight og andre). Figur 1 opsummerer grafisk tilgangen, de involverede proceduretrin og det resulterende resultat.
Kort sagt opgraderer valideringen af den kombinerede laserfremstillings- og termiske behandlingsteknik den udbredte laser multi-foton litografi til et kraftfuldt værktøj, der muliggør additiv fremstilling af krystallinsk keramik med en hidtil uset præcision og tredimensionel fleksibilitet. Det er en milepælspræstation inden for den ultrahurtige laserassisterede behandling af uorganiske materialer og sætter en ny høj standard for laser 3D-fotopolymerisering i nanoskala, som ikke længere er begrænset til begrænsningen af kun polymer- eller plastmaterialer. Mens biologisk afledte og plantebaserede harpikser udvider anvendelsesmuligheder inden for biomedicin og biovidenskab, åbner produktionen af 3D uorganiske nanostrukturer nye videnskabelige teknologiorienterede forskningsfelter og gør det muligt for industrien at erhverve muligheder for produktion af 3D nano-mekanik, nano-elektronik , mikro-optik og nano-fotonik, forbedret telekommunikation og sensing-chips.
Figur 2. Et kort over mesoscale 3D litografi eller med andre ord ægte 3D print – multiscale og multi-materiale er skitseret. Det dækker dimensioner fra individuelle funktioner under bølgelængden af VIS-lys (sub-diffraktion) op til 3D-objekter over millimeter i størrelser, samtidig med at det sikres kontinuerlig skalering uden mellemrum eller begrænsninger imellem. I den anden synsvinkel er materialerne i fuldfarvede farver og ligner således:biopolymerer og proteiner som naturlige og rent organiske harpikser, hybridmaterialer med glaslignende egenskaber eller kompositter med forbedrede specifikke funktionaliteter og endelig uorganiske stoffer som keramik eller krystaller . Det hele kan realiseres via laser mesoscale 3D litografi og er et værktøj til applikationer i (a) nanofotonik; (b) mikrooptik og præcisionsprototyping inden for mikrofluidik og mikromekanik; c) bio-stilladser. Kredit:Compuscript Ltd
Dr. Darius Gailevičius sammen med prof. Mangirdas Malinauskas fra Laser Nanophotonics Group (Laser Research Center, Physics Faculty, Vilnius University) foreslog en tilgang til laser 3D additiv fremstilling af nanoskalastrukturer ud fra uorganiske materialer. De laserprintede genstande blev efterfølgende varmebehandlet for helt at fjerne den organiske del af hybridmaterialet og dermed omdanne stoffet til rent uorganisk stof. De førnævnte gruppemedlemmer, der samarbejdede med en materialeforsker Prof.Simas Šakirzanovas (Afdelingen for Anvendt Kemi, Fakultetet for Kemi og Geovidenskab, Vilnius Universitet) forudså potentialet ved sol-gel-syntese og kemisk omdannelse af stoffet til forskellige og justerbare faser ved præcist styring af det indledende ingrediensforhold og calcineringsprocesprotokollen. Det primære forsøgsarbejde blev udført af ph.d. studerende Greta Merkininkaitė med assistance fra juniorstuderende Edvinas Aleksandravičius. En post-doc Dr. Darius Gailevičius har introduceret væsentlig konceptuel indsigt og gennemgået den eksperimentelle arbejdsgang.
Resultaterne er vigtige for et helt spektrum af videnskabelig forskning og industrielle områder. Det udvider den udbredte etablerede laser to-foton polymerisationsteknologi til additiv fremstilling af keramiske og krystallinske strukturer ved en sub-100 nm funktionsdefinition. Dette gør den tidligere begrænsning af de anvendte organiske eller hybride polymerer forældet. Det muliggør også produktion af uorganiske og afstembare 3D-nanostrukturer i krystallinsk fase, som overgår de tidligere tilgængelige materialevalg eller begrænset strukturel (2D- eller 2.5D-geometri) fleksibilitet.
Med andre ord tilbyder den optiske 3D-print nu additiv fremstilling af forskellige krystaller. Princippet er fordelagtigt ved fremstilling af tredimensionelle nanofotoniske, mikrooptiske, nanomekaniske, mikrofluidiske, nanoelektroniske og biomedicinske komponenter. Den opgraderer laser 3D nanoskala printeren fra sort og hvid til en fuld farve, da farverne er repræsenteret af specifikt materiale og dets iboende egenskaber. I figur 2 projiceres kontinuerlig skalering og materialevariationer visuelt. En ny mulighed for ægte 3D-print af uorganiske materialer er en benchmarking milepælspræstation - opgradering af den eksisterende laser 3D litografi til et nyt udnyttelsesniveau. + Udforsk yderligere
Biobaseret harpiks:Et gennembrud inden for hurtig prototyping
Varme artikler
-
Løsningen til næste generations nanochips kommer ud af den blå luftNano-gap transistorer, der opererer i luft. Når hullerne bliver mindre end den gennemsnitlige frie bane for elektroner i luft, der er ballistisk elektrontransport. Kredit:RMIT University Forskere -
Ingeniører bygger verdens mindste, hurtigste nanomotorForskere ved Cockrell School of Engineering ved University of Texas i Austin har bygget den mindste, den hurtigste og længst kørende lille syntetiske motor til dato. Holdets nanomotor er et vigtigt sk -
Elektronmikroskoper foretager de første målinger af nanoskala kemi i aktionTeknikker ved Argonnes elektronmikroskopi Center hjalp forskere med at få et komplet billede af denne kemiske reaktion. I løbet af reaktionen, nanoroden øverst til venstre dækkes langsomt med en vækst -
Nanoskala øer prikker lysdrevet katalysatorNano-øer af ruthenium klæber til en nanopartikel af aluminium. Rice University videnskabsmænd og kolleger ved University of Cambridge kombinerede aluminium nanopartikler og mindre metalpartikler, da d
- Kemikere gør hård plast genanvendelig
- Det seneste:Analytiker kalder Apple TV Plus prisshowstopper
- En kemisk kappe af usynlighed kan afsløre RNAs hemmeligheder
- En ny måde at fjerne isopbygning uden strøm eller kemikalier
- Indonesien ønsker at lokke SpaceX til at bygge et raketopsendelsessted
- Du er produktet:Facebooks forretningsmodel forklaret