宋延林向記者介紹,雖然近年來有一些將3D打印技術應用於多種圖案化光子晶體制備的案例,但普通的3D打印技術因為墨水中樹脂的光固化速度和納米粒子組裝速度的差異,存在結構色效果較差、打印精度較低、難以實現複雜三維結構等問題。上述方法制備的多種圖案化光子晶體具有表面形貌粗糙和保真度較差等缺陷,難以被廣泛應用於光學器件中。
要實現高精度、高保真的光子晶體結構3D打印,就必須要開拓出新的方法。此次研究中,研究團隊使用了連續數字光處理3D打印技術。與常見的將原材料層層擠出、堆叠而成的3D打印技術不同,連續數字光處理3D打印技術基於光敏樹脂材料在紫外線照射下會快速固化的特性,利用紫外線光束在光敏樹脂溶液中雕刻形成3D結構。
此次研究團隊所採用的連續數字光處理3D打印方法主要的打印步驟如下:首先,在透明基板上滴上墨水,將墨水上方的成型平面緩緩下降,與墨水進行接觸;接下來,通過基板下方的光束將打印圖案照射在墨水上;之後,受到紫外線照射的墨水會凝固成預先設計好的形狀。一滴滴小小的墨水被“雕刻”為一個3D光子晶體結構,其整個產生的過程仿佛是從基板上“生長”出來。
宋延林表示,研究團隊所採用的連續數字光處理3D打印技術主要在兩方面上取得了重要改進。
在打印模式上,市面上的光固化連續數字光處理3D打印技術大都是層層打印,打印速度較慢。研究團隊研發出的低黏附光固化界面,讓液滴與基底之間的粘附力極低,打印過程沒有任何“拖泥帶水”,能夠實現迅速連續打印成型,極大地提升了打印的速度。
|