Команда российских ученых из Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН опубликовала доклад о повышении эффективности лазерной фотополимерной 3D-печати с помощью инфракрасных излучателей и добавок из наночастиц.
Наиболее известная методика лазерной 3D-печати фотополимерными материалами – лазерная стереолитография (SLA), запатентованная основателем компании 3D Systems Чарльзом Халлом в далеком 1986 году. Технология основана на послойной засветке жидких фотополимерных смол: контуры каждого слоя толщиной в десятки микрон вычерчиваются ультрафиолетовым лазером, под воздействием которого мономеры выстраиваются в цепочки, и смесь затвердевает. Послойное построение остается главным недостатком этой технологии, снижающим изотропность, и, как следствие, прочность получаемых изделий, но выбрано оно было не случайно. Грубо говоря, проблема заключается в том, что для эффективной работы таких систем фотоинициатор должен эффективно поглощать фотоны. Чем выше эффективность, а следовательно и производительность, тем ниже проникающая способность лазера, потому толщину слоев приходится ограничивать.
Другой известный вариант – это двухфотонная фотополимеризация в ближнем инфракрасном диапазоне, позволяющая выстраивать полимерные цепочки уже в толще материала и демонстрирующая высокое разрешение, измеряемое в нанометровом диапазоне (
пример на иллюстрации выше). Вот только производительность таких систем исключительно низка, а оборудование, в том числе фемтосекундные лазеры, стоит слишком дорого.
Команда ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН опубликовала исследование, рассматривающее возможность повышения производительности двухфотонной литографии за счет использования фотополимеров с добавками из специальных наночастиц, преобразующих энергию низкоэнергетического инфракрасного спектра в высокоэнергетическую ультрафиолетовую. Другими словами, трехмерные контуры произвольной формы можно выстраивать на довольно большой глубине с помощью инфракрасных лазеров, чья энергия поглощается наночастицами, а затем излучается уже в ультрафиолетовом спектре. УФ-излучение, в свою очередь, поглощается окружающим фотоинициатором. Ввиду высокой проникающей способности инфракрасных волн можно снизить общие энергетические затраты и отказаться от необходимости послойного построения, а так как фотоинициатор настроен на высокоэнергетичные фотоны в ультрафиолетовом диапазоне, снижается вероятность паразитной засветки лазерными лучами.
«На сегодняшний день лишь в нескольких пионерских работах демонстрировалась фотополимеризация через процесс апконверсии, однако в этих исследованиях не была продемонстрирована возможность формирования 3D-структур, что необходимо для дальнейшей разработки и внедрения этой инновационной технологии. В качестве одной из возможных областей применения, имеющих огромную социальную значимость, рассматриваются биомедицинские приложения, в частности тканевая инженерия, которая позволяет замещать повреждения органов и тканей с помощью различных полимерных материалов. Мы ожидаем, что предложенная нами технология позволить получать конструкции необходимого размера с требуемыми микро- и макро-характеристиками непосредственно в живых тканях для замещения повреждений», – рассказывает младший научный сотрудник Кирилл Хайдуков.
Работы над проектом ведутся при участии специалистов Института биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова РАН, Первого Московского государственного медицинского университета и Московского технологического университета. Ознакомиться с подробным докладом исследовательской команды можно по
этой ссылке.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Комментарии и вопросы
Болт мебельный DIN603 с гайкой...
Молодца. Даже прочитать не удо...
вы читать не умеетеписал же ес...
Здравствуйте, столкнулся с про...
Здравствуйте, столкнул с пробл...
Здравствуйте, столкнул с пробл...
Сопло 0,8. Прошивка Марлин Rob...