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研究团队将4D打印扩展到纳米光​​子学

新加坡科技设计大学(SUTD)及其研究合作者已成功演示了形状记忆聚合物的四维(4-D)印刷,其亚微米尺寸与可见光的波长相当。这一新颖的发展使研究人员现在可以探索纳米光子学领域的新应用。

4-D打印使3-D打印的结构能够随时间改变其配置,并被用于各种领域,例如软机器人,柔性电子产品和医疗设备。

已经为4-D打印开发了不同的材料,例如水凝胶,液晶弹性体和嵌入了抗蚀剂的磁性纳米颗粒,以及相应的印刷方法,例如直接墨水书写(DIW),Polyjet,数字光处理(DLP)光刻和立体光刻(SLA)。但是,这些方法固有的材料和图案挑战将4-D打印的分辨率最多限制为〜10μm。

为了提高4-D打印的分辨率,研究团队开发了适用于双光子聚合光刻(TPL)的形状记忆聚合物(SMP)光致抗蚀剂。他们将这种新开发的抗蚀剂与TPL集成在一起,他们研究了SMP的亚微米4-D打印,在这种情况下,打印结构可以与可见光强烈相互作用。通过用压力和热量编程,亚微米结构可以在无色和彩色状态之间切换(见图)。

“值得注意的是,这些3-D印刷的纳米结构在机械压扁成无色透明状态后能够恢复其形状和结构颜色。我们精心制作的这种新型抗蚀剂可以在印刷时同时印刷出非常精细的结构仍保留其作为一个属性形状记忆聚合物,”副教授乔尔KW阳,球队SUTD的首席研究员。

“通过表征光刻胶,我们以约300nm的半节距打印了SMP。分辨率比传统的高分辨率打印方法(如DLP和SLA)高出一个数量级。可以通过改变打印来方便地控制结构的尺寸诸如激光功率,写入速度和标称高度之类的参数。”第一作者兼博士学位的Wang Zhang补充道。SUTD的学生。

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