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荷兰特温特大学使用激光技术3D打印纯金“微宝石”
2018-10-31浏览量:112评论数:
荷兰特温特大学的研究人员已经开发出一种新的金属3D打印技术,这种技术可以让激光设备在几微米的尺度上,以逐滴方式打印金属结构,包括纯金。

按照惯例,金属结构可以通过光刻、铸造、选择性激光烧结或熔炼等方法来制造。然而,这些新方法还不适用于特征尺寸小于约10μm的金属的3D打印,这对于电子设备而言将是有趣的。

研究人员的新技术被称为激光诱导正向传输(又名“LIFT”),利用超短的激光脉冲熔化纳米厚膜上的微小金属碎片。这就形成了熔融金属的微滴,这些微滴可以喷射到它们的目标上,在着陆时凝固。由于这项技术,UT的研究人员能够一点一滴地用铜和金的微滴构建出螺旋状的微结构。这两种金属有相似的熔点,在这种情况下,铜充当一个机械支撑“盒子”,黄金可以在上面形成。


激光打印技术:通过依次打印铜和金,金螺旋最初被一个铜盒包围。把铜蚀刻掉,就会形成一个独立的纯金螺旋

金属液滴的体积只有几飞升(一万亿分之一升)。液滴的制造方法是用超短的绿色激光脉冲点燃金属。这种精确的液滴产生使得结构能够精心构造,高度仅为几十微米,并且具有小于10μm的细节,具有最小的表面粗糙度(约0.3至0.7微米)。对于研究人员来说,一个关键的问题是两种金属是否会在它们的界面混合:这会对蚀刻后产品的质量产生影响。研究人员在《增材制造》中写道,没有发现这种金属混合的迹象。

一旦结构完成,研究人员就在氯化铁中使用化学蚀刻来完全去除铜支架。通过这样做,他们留下了纯金的独立螺旋复合材料。


螺旋的俯视图(c)表明它是三维的,具有中心空隙。在(b)中,它仍然在铜盒中

创建完全独立和悬垂结构的能力对于打印复杂的3D设备是至关重要的。将LIFT与化学蚀刻结合使用可以显示出小规模生成这些类型结构的可能性。

LIFT技术是一种很有前景的技术,用于其他金属和金属组合。研究人员预计,3D电子电路、微机械设备以及生物医学应用领域的传感等材料将有机会得到应用。因此,这是一种非常小规模的强大的新生产技术:3D打印“功能化”的重要一步。

这项研究由特温特大学工程技术学院的固体、表面和系统力学系(MS3)和设计、生产和管理系(DPM)共同完成。研究人员与特温特大学(University of Twente)的分拆公司DEMCON corporation合作。

由Matthias Feinaeugle、Ralph Pohl、Ton Bor、Tom Vaneker和Gert-willem Romer等人撰写的论文“通过纯金属薄膜的激光诱导正向转移(LIFT)来打印复杂的独立微结构”已发表。

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