基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的3D打印技術(shù)

據(jù)南極熊了解，近日，來自俄羅斯科學(xué)院“晶體與光子學(xué)研究中心”的研究人員通過向光敏聚合物中添加上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料（Upconversion luminescent nanomaterials），基于改進(jìn)的雙光子光刻的3D打印技術(shù)（原理如圖1所示），實(shí)現(xiàn)了高效、高分辨率的打印，有望在生物標(biāo)記，藥物輸送及電子元件制造領(lǐng)域得到應(yīng)用。

圖 1  設(shè)備原理圖

與大多數(shù)激光3D打印技術(shù)不同，雙光子光刻打印技術(shù)的分辨率受3D打印機(jī)激光點(diǎn)的尺寸限制較小，具有很高的精度。但由于光源儀器（飛秒激光器）昂貴，逐點(diǎn)固化工藝耗時(shí)等缺點(diǎn)難以同時(shí)兼顧精度和速度。

圖 2  上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料示意圖（左）和SEM圖像（右）

為了保留雙光子聚合工藝高精度的優(yōu)勢(shì)并解決打印耗時(shí)的問題，俄羅斯科學(xué)家想到了向光敏樹脂混合物中添加上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的方法。這種材料在接受近紅外光照射時(shí)，又可以發(fā)出紫外光，每一個(gè)聚合單體都為周圍的單體提供能量（如圖2所示）。這樣使用低功率的光源就能加快聚合速度，還能在不同單體之間形成更復(fù)雜的連接方式；同時(shí)由于較小的光源吸收率和較少的散射，加大了光在材料中的穿透深度。該過程的成功在于利用相對(duì)低強(qiáng)度的近紅外光源讓高分辨率的光固化過程發(fā)生在樹脂槽深處，這使該技術(shù)具有在生物組織內(nèi)進(jìn)行3D打印的潛力。

圖 3  3D打印空心管結(jié)構(gòu)俯視圖

研究人員將利用這項(xiàng)3D打印技術(shù)，繼續(xù)探索液態(tài)光敏聚合物在特定的深度更高精度的成型，希望與藥物控釋結(jié)合起來，成為新的治療方式。

來源：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室