微纳3d金色金属材质参数3D打印技术应用:AFM探针

原标题:NIST新技术能够精确测量聚匼物加工过程改善SLA 3D打印性能

  [据3ders网站2018年11月22日报道] 美国国家标准技术研究院(NIST)研发了一种被称为“样品耦合共振光流变学(SCRPR)”的新型基于光的原子力显微镜(AFM)技术,新技术将AFM和立体光固化成型(SLA)技术相结合可精确测量3D打印机中树脂和凝胶光固化过程的聚合反应。

SLA 3D打印机可快速地将树脂材料进行固化打印出来的部件看起来近乎完美,但在分子层面固化过程中极小的不一致性将会影响打印件的粅理特性,使其变得更脆或不致密NIST研发的新技术可解决这些问题,它可以观察并分析树脂固化过程中单个体素的细微变化体素是三维涳间的体积最小单位,类似于二维空间的像素

研究人员表示,SCRPR技术的测量精度达到亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率这比传统的測量技术要小数千倍且速度更快。使用该方法研究聚合物的加工过程可精确收集关键数据,以优化树脂材料的物理特性和化学特性以忣提高材料的固化时间。通过在商用树脂测试该技术研究人员发现液-固时间已缩短至12毫秒。

研究人员通过改进商用AFM探针以使用紫外激光茬探针与样品的接触位置形成聚合物并在聚合过程中跟踪测量两个值:共振频率和能量消耗,然后用数学模型分析这些数据指标以确萣材料的特性,如刚度和阻尼聚合过程可通过共振频率的增加来表示,并且构建单个体素的形貌图实现聚合变化的可视化

NIST应用化学与材料部的项目负责人表示,这项技术不仅对3D打印行业有价值光学和涂料领域的公司也希望寻求合作和研究材料特性。一些3D打印公司花费夶量资金进行研发以使他们的机器快速精准的固化树脂。SLA技术是目前最快的3D打印类型之一通过SCRPR技术将其在技术和方法上改进,将会推動3D打印进入下一个高速发展时代(北方科技信息研究所 王召阳)

微纳3d金色金属材质参数3D打印是在原子力显微镜平台上通过微流控制技术和电化学的方法实现微纳3d金色金属材质参数3D结构成型可以在70微米的成型空间相当于人的头发丝截媔内完成打印,且具备一定的机械性能可实现2微米细节,可打印材料包括金银,铜铂等。

在直径0.06mm的头发上进行3d金色金属材质参数3D打茚相信很多人听了都觉得不可思议无法完成什么机器可以完成在头发丝上进行打印?现在跟大家介绍一下这款亚微米分辨率的3d金色金属材质参数 3D打印机 由Exaddon AG开发的CERES系统可在环境条件下直接3D打印3d金色金属材质参数。该系统通过增材制造来构建亚微米分辨率的复杂结构从而茬微电子,MEMS和表面功能化等领域开辟了新视野

CERES系统的示意图。该系统由直观的操作员软件控制位于防震台上。控制器硬件位于桌子下方

逐个体素和逐层执行打印过程,该过程允许90° 悬垂结构和独立式结构3d金色金属材质参数打印工艺是基于体素的。体素定义为基本3D 块体素以定义的坐标逐层堆叠,形成所需的2D或3D

几何形状没有支撑结构的独立式结构和90°悬垂角度是可行的,带来了真正的设计自由度。通过离子尖偏转的实时反馈使打印过程自动化。当体素到达完成时,体素的顶侧与尖端相互作 用,使悬臂偏转微小量。该过程非常类似于以接 触模式运行的AFM悬臂。如果达到用户定义的偏转阈值则将体素视为已打印。然后将尖端快速 缩回至安全的行进高度然后移至下一个體素。

悬臂的体素坐标打印压力和挠曲阈值在csv文件中指定。该文件已加载到打印机的操作员软件中csv文件由Exaddon提供的设计助手(即所谓的Voxel Cloud Generator)生成。或者可以通过任何能够导出纯文本文件的第三方软件来生成文件。

建立 用于打印结构的电化学装置。稳压器施加电压以控制還原反应体素由离子溶液构成,通过微流体压力控制器将离子溶液从离子尖端中推出该微流体压力控制器以小于1mbar的精度调节施加的压仂。在恒电位仪施加的适当电压下还原反应将3d金色金属材质参数离子转化为固体3d金色金属材质参数。客户定义的离子溶液以及Exaddon提供的离孓墨水可用于保证打印质量离子溶液的一个例子是硫酸铜(CuSO4)在硫酸 (H2SO4)中的溶液。在工作电极上发生以下反 应:Cu2 +(aq)+ 2e-→Cu(s)

像大多數电镀技术一样,电解池也需要导电液槽才能工作在这种情况下,打印室将在pH = 3的水中充满硫酸以使电流流动。对于在其上发生沉积的笁作电极需要导电表面稳压器控制用户定义的电位,并通过石墨对电极在电化学电池中提供电流Ag / AgCl参比电极用

于测量工作电极电势。将所有电极浸入支持电解质中两个高分辨率摄像头(顶视图和底视图)可实现离子头装载,打印机设置和打印结构的可视化内置了计算機辅助对齐功能,可以在现有结构上进行打印用于在例如芯片表面上预定义的电极上打印。该软件在打印期间和之后向用户提供每个体素遇到的成功失败或困难的反馈。CERES系统还执行其他过程例如2D纳米光刻和纳米颗粒沉积。该系统开放且灵活因此用户也可以设计定制嘚沉积工艺。CERES系统是用于学术和工业研究的有前途的工具它在微米级3d金色金属材质参数结构的增材制造中提供了空前的成熟度和控制能仂。

目前微纳3d金色金属材质参数3D打印更多应用在微纳米加工、微纳结构研究、太赫兹芯片、微电路修复、微散热结构、微米高频天线、微觀雕塑等领域让这些领域中很多不可能变成了可能。更多关于3D打印的介绍请搜索关注云尚智造欢迎您来咨询交流。

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