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通過將微流體系統(tǒng)結合到直接激光寫入(DLW)3D打印機中,德國科學家團隊打印出由多種材料組成的微結構。從3D打印的微流體系統(tǒng)到3D打印的可移動微結構,3D微米和納米打印機的成就已經很成熟。增加一些現(xiàn)成的組件可以釋放直接激光寫入3D打印機(某些型號)的真正潛力。
該團隊由Frederik Mayer在卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的納米技術研究所(INT)領導。他們使用商用微流體組件(如連接器,流量開關,閥門,流量控制器和開關流量矩陣)在Nanoscribe Photonic Professional GT DLW 3D打印機周圍建模微流體系統(tǒng)。星形選擇器控制將哪種流體注入構建區(qū)域。由于光學聚焦的限制,DLW的構建高度僅為100微米,因此僅將極少量的流體注入構建區(qū)域以通過激光選擇性地固化。然后可以選擇另一種流體材料并注入以進行固化,并且它們的原型微流體選擇器可以處理多達七種不同的材料。
為了展示其功能,團隊3D打印了基于多種發(fā)射顏色的確定性微結構3D熒光安全特征。為了制造幾乎不可見的結構,他們在微流體系統(tǒng)中使用了“七種不同的液體:用于結構骨架的非熒光光刻膠,含有熒光半導體量子點的四種光刻膠和具有不同發(fā)光顏色的有機染料,以及兩種顯影劑(mr-Dev 600) “開發(fā)商是用來沖洗其他材料的溶劑。
結果是一個五層物體,其中不同熒光標記的復雜網格選擇性地定位在整個層中。整個物體只有112微米寬,只有54微米高,所以將七種不同的材料排列成一個精確的三維陣列,這個物體很小。事實上,當通過微流體系統(tǒng)注入時,結構非常微小,所有流體都經歷層流(當所有分子沿平行方向行進時發(fā)生的非湍流狀態(tài))。在x,y和z方向上具有26×26×5個可能的標記位置,安全特征可以存儲7.8kbit的信息。
可以想象,這些微流體系統(tǒng)將廣泛用于制造由多種材料組成的復雜3D微米和納米結構,應用于不同領域,如用于細胞的3D支架文化,3D超材料,3D微光學系統(tǒng)。像Nanoscribe這樣的公司很可能會發(fā)布一種新的DLW模型,該模型包含微流體系統(tǒng),或者至少是一種標準化過程的升級。 納米3D打印正在快速發(fā)展,通過在這樣的系統(tǒng)中使用導電和可調諧超材料,3D打印的納米機器人將是真正成為可能。
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