Новая технология двухфотонной полимеризации была разработана учеными из Университета Пердью в США. Эта технология искусно объединяет два лазера с помощью технологии 3D-печати, в случае фемтосекундного лазера мощность снижена на 50 процентов, печатая сложную 3D-структуру высокого разрешения. Она помогает снизить стоимость процессов 3D-печати высокого разрешения, тем самым еще больше расширяя спектр приложений. Научная работа опубликована в последнем выпуске журнала Optics Express.
Двухфотонная полимеризация — это передовая технология аддитивного производства, которая основана на использовании фемтосекундных лазеров для печати материалов в точных 3D. Хотя эта технология отлично подходит для создания микроструктур с высоким разрешением, ее высокая стоимость стала препятствием для ее широкого использования.
В связи с этим команда творчески объединила относительно недорогой лазер, который излучает видимый свет, с фемтосекундным лазером, который излучает инфракрасные импульсы, снизив мощность фемтосекундного лазера на 50 процентов. Этот инновационный подход эффективно снижает стоимость печати отдельных деталей.
Новый метод объединяет однофотонное поглощение 532-нанометрового наносекундного лазера с двухфотонным подходом поглощения 800-нанометрового фемтосекундного лазера. Для достижения оптимального баланса между двумя лазерными методами печати команда также построила новую математическую модель, чтобы глубже понять задействованные фотохимические процессы и точно рассчитать синергетические эффекты двухфотонных и однофотонных процессов возбуждения, тем самым гарантируя, что идеальные результаты печати могут быть достигнуты при более низких мощностях фемтосекундного лазера.
Экспериментальные результаты показывают, что для двумерных структур новый метод снижает мощность, необходимую фемтосекундному лазеру, на 80 процентов; для трехмерных структур она снижается примерно на 50 процентов.
Команда заявила, что технология 3D-печати высокого разрешения имеет широкие перспективы применения, включая, помимо прочего, изготовление 3D-электронных устройств, разработку микророботов в области биомедицины и создание 3D-структур или каркасов для тканевой инженерии.
Фемтосекундная лазерная 3D-печать, если коротко, представляет собой фотохимическую реакцию, которая происходит в очень малом объеме для создания тонких 3D-структур. Это очень передовая технология в современном аддитивном производстве, но она имеет ограничения с точки зрения скорости печати и бюджета мощности. Теперь команда преодолела ценовой барьер, печатая структуры высокого разрешения при вдвое меньшей мощности. Самое ценное, что эту новую технологию можно легко интегрировать в существующие системы фемтосекундной лазерной 3D-печати, что приводит к более быстрой реализации приложений в биомедицине, микроробототехнике, микрооптике и многих других областях.
