俄羅斯科學家開發出基于納米顆粒的高分辨率激光3D打印方法

來源:3D打印智造網    關鍵詞:激光3D打印, , 納米顆粒,    發布時間:2018-04-16

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 最近在俄羅斯的研究導致了一種新的3D打印方法的發展,該方法利用特殊的納米顆粒實現以前認為不可能的結果,在生物打印以及電子等領域具有巨大的高分辨率潛力。該研究小組是來自俄羅斯科學院晶體學和語音科學研究中心的物理學家,研究結果在一篇題為''高分辨率三維光聚合輔助上轉換納米粒子用于快速成型應用'的論文中詳細介紹,發表在“科學報告”期刊中。
許多3D打印技術,即使是更高端的先進的基于激光的系統(稱為雙光子平版打印技術)所遇到的常見問題是相對較慢的操作速度和較差的分辨率。當需要高水平的解決方案時,類似的技術在設計方面可能會有更復雜的工作流程和更少的靈活性,但它們通??梢栽诟邔哟紊蠄绦?,并且更快。
 
3D打印技術創造一個結構的逐層,逐層的艱辛過程主要是由于這種緩慢的操作和分辨率不足。俄羅斯研究人員取得的突破是創造一種用于打印材料的新型顆粒。該粒子以更復雜和更多維的方式與其他粒子相連,克服了標準雙光子光刻3D打印技術帶來的許多局限性。
 
雙光子光刻3D打印技術通常涉及通過高強度激光選擇性固化樹脂罐以形成特定結構。樹脂中的單體通過激光進行光聚合。該團隊的新納米顆粒由鈉,th,鐿和氟制成。它們就是所謂的上轉換納米粒子(UCNPs),由兩個光子組成。當暴露在光線下時,它們會發射更多的紫外線。這種能量可以用來聚合周圍的顆粒。
 
將這些UCNP放入固化材料意味著可以創建三維體素。靶向樹脂材料中的一個點可以在3D環境的整個厚度上分配能量,從而更快速地創建所需的結構。額外的能量釋放意味著使用功率低得多的近紅外(NIR)激光器可以獲得相同的結果,而不是以前使用的更昂貴和精密的飛秒激光器。
 
俄羅斯研究人員的突破提高了雙光子光刻3D打印過程的速度和效率。它創建的更高分辨率體素也意味著它將更適合生物打印。然而,樹脂槽中激光的淺穿透會導致打印復雜的生物結構時出現問題,而這種新的方法將使組合物內的光聚合發生得更深。
根據這項開創性研究的共同作者之一的CyrilKhaydukov表示:“這個想法可以用于生物醫學目的,特別是組織工程學,通過使用各種聚合物材料代替器官和組織的受損部位。我們期望我們的技術將允許在活體組織內創建具有所需大小和性質的結構,以取代損傷。”
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