Открыт метод 3D-полимеризации с использованием маломощных лазерных осцилляторов

Прямая лазерная запись, LDW, с использованием многофотонной 3D-полимеризации — это метод литографии, который применяется в науке и промышленности. Его используют в микрооптике, медицине, при создании метаматериалов и программируемых материалов.

Технология позволяет создавать тонкие элементы до сотен нанометров. Однако её применение ограничено свойствами фоторезины: любые изменения материала могут повлиять на пригодность к печати из-за условий фотовозбуждения.

Результаты исследования опубликованы в журнале Light: Advanced Manufacturing.

Учёные из Центра лазерных исследований Вильнюсского университета, Института электронной структуры и лазеров, а также из Технологического университета Суинберна разработали метод 3D-полимеризации с использованием лазерных осцилляторов с низкой пиковой мощностью. Ранее этот метод работал только с усиленными лазерными источниками, что делало оборудование значительно дороже.

Для скоростного процесса LDW использовали осцилляторы с высокой частотой импульсов. Это позволило продвинуть аддитивное производство нефотосенсибилизированных материалов без применения фотоинициатора.

Материалы, такие как фоторезист SZ2080TM и его производные, были подвергнуты оптической 3D-печати. Даже при высоких линейных скоростях записи (до 105 мкм/с) удалось получить полимеризованные элементы размером 300 нм. Эти параметры соответствуют общепринятым производственным стандартам.

Изменение соотношения органических и неорганических компонентов в гибридном материале сужает диапазон условий для изготовления, но не исключает фотоструктурирование.

Нагрев фокального объёма позволяет эффективно осуществлять 3D-печать. Такая сшивка расширяет возможности производства полимеров.

Ученые показали, что сверхбыстрый лазерный осциллятор любой распространённой длины волны может:

• вызывать локализованное фотосшивание, которое позволяет осуществлять 3D-печать;
• делать это без использования фотоинициатора.

Это было подтверждено экспериментально с помощью различных коммерческих фемтосекундных лазерных источников без усиления. Это станет основой для дальнейших исследований и применения X-фотонного подхода к изучению других материалов. Уже сейчас это прорыв в лазерном 3D аддитивном производстве, позволяющий использовать различные лазеры и нефотосенсибилизированные полимерные материалы.

Важно, что новинка открывает возможности для создания высокопрозрачной микрооптики, малотоксичных биомедицинских скаффолдов и сочетания «зелёной» химии с „зелёной“ фотоникой для устойчивого аддитивного производства.

Учёные добавили, что этот переход не требует увеличения мощности лазера или снижения производительности производства. Поэтому его сразу примут многие лаборатории и внедрят в промышленность.

09.10.2024