宋延林向记者介绍,虽然近年来有一些将3D打印技术应用于多种图案化光子晶体制备的案例,但普通的3D打印技术因为墨水中树脂的光固化速度和纳米粒子组装速度的差异,存在结构色效果较差、打印精度较低、难以实现复杂三维结构等问题。上述方法制备的多种图案化光子晶体具有表面形貌粗糙和保真度较差等缺陷,难以被广泛应用于光学器件中。
要实现高精度、高保真的光子晶体结构3D打印,就必须要开拓出新的方法。此次研究中,研究团队使用了连续数字光处理3D打印技术。与常见的将原材料层层挤出、堆叠而成的3D打印技术不同,连续数字光处理3D打印技术基于光敏树脂材料在紫外线照射下会快速固化的特性,利用紫外线光束在光敏树脂溶液中雕刻形成3D结构。
此次研究团队所采用的连续数字光处理3D打印方法主要的打印步骤如下:首先,在透明基板上滴上墨水,将墨水上方的成型平面缓缓下降,与墨水进行接触;接下来,通过基板下方的光束将打印图案照射在墨水上;之后,受到紫外线照射的墨水会凝固成预先设计好的形状。一滴滴小小的墨水被“雕刻”为一个3D光子晶体结构,其整个产生的过程仿佛是从基板上“生长”出来。
宋延林表示,研究团队所采用的连续数字光处理3D打印技术主要在两方面上取得了重要改进。
在打印模式上,市面上的光固化连续数字光处理3D打印技术大都是层层打印,打印速度较慢。研究团队研发出的低黏附光固化界面,让液滴与基底之间的粘附力极低,打印过程没有任何“拖泥带水”,能够实现迅速连续打印成型,极大地提升了打印的速度。
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