微米尺度的黃金3D打印，激光設(shè)備逐滴打印金屬結(jié)構(gòu)

2018年10月31日，南極熊從外媒獲悉，特溫特大學(xué)的荷蘭研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的金屬3D打印技術(shù)，該技術(shù)允許激光設(shè)備逐滴打印金屬結(jié)構(gòu)，包括純金，打印精度可以達(dá)到幾微米尺度。

通常，金屬結(jié)構(gòu)可以通過(guò)光刻方法，鑄造，選擇性激光燒結(jié)或熔化來(lái)制造。然而，這些新方法還不適用于特征尺寸小于約10μm的金屬的3D打印，這對(duì)于電子設(shè)備而言將是非常有意思的。

研究人員的新技術(shù)被稱(chēng)為激光誘導(dǎo)正向傳輸（又稱(chēng)“LIFT”），它使用超短激光脈沖來(lái)熔化納米厚度薄膜中的微小金屬。這形成了熔融金屬的微滴，其可以噴射到目標(biāo)位置后并固化。由于這種技術(shù)，UT研究人員能夠逐滴構(gòu)建一個(gè)帶有銅和金微滴的螺旋微結(jié)構(gòu)。這兩種金屬具有相似的熔點(diǎn)，在這種情況下，銅作為支撐，金可以在其上形成。

激光打印技術(shù)：通過(guò)依次打印銅和金，將銅蝕刻掉，產(chǎn)生純金的獨(dú)立螺旋

金屬液滴的體積只有幾個(gè)飛升（一萬(wàn)億分之一）。制造液滴的方式是使用超短脈沖的綠色激光照射金屬。這種精確的液滴產(chǎn)生使得結(jié)構(gòu)能夠精心構(gòu)造，高度僅為幾十微米，并且具有小于10μm的細(xì)節(jié)，具有最小的表面粗糙度（約0.3至0.7微米）。對(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)，一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是兩種金屬是否會(huì)在它們的界面混合：這會(huì)對(duì)蝕刻后產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。研究人員在增材制造中寫(xiě)道，這些金屬之間沒(méi)有混合的跡象。

一旦結(jié)構(gòu)完成，研究人員就在氯化鐵中使用化學(xué)蝕刻來(lái)完全去除銅支架。通過(guò)這樣做，他們留下了純金的獨(dú)立螺旋復(fù)合材料。

螺旋的頂視圖（c）表明它是三維的，具有中心空隙。在（b）中，它仍然在銅盒中

創(chuàng)建完全獨(dú)立和懸垂的結(jié)構(gòu)的能力對(duì)于打印復(fù)雜的3D設(shè)備至關(guān)重要。將LIFT與化學(xué)蝕刻結(jié)合使用可以顯示出小規(guī)模生成這些類(lèi)型結(jié)構(gòu)的可能性。

LIFT技術(shù)對(duì)于其他金屬和金屬組合也是一種很有前景的技術(shù)。研究人員期望在3D電子電路，微機(jī)械設(shè)備和傳感中使用的材料有機(jī)會(huì)，例如生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。因此，它是一種非常小規(guī)模的強(qiáng)大的新生產(chǎn)技術(shù)：邁向3D打印“功能化”的重要一步。

該研究由固體，表面和系統(tǒng)力學(xué)（MS3）和設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和管理（DPM）部門(mén)完成，這兩個(gè)部門(mén)都是特文特大學(xué)工程技術(shù)系的一部分。研究人員與特溫特大學(xué)的衍生公司DEMCON公司合作。

由Matthias Feinaeugle，Ralph Pohl，Ton Bor，Tom Vaneker和Gert-WillemRömer撰寫(xiě)的“Printing of Complex Free-standing Microstructures via Laser-induced Forward Transfer (LIFT) of Pure Metal Films”一文發(fā)表在這里。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860418305359

編譯自：3der