美國普渡大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種新型雙光子聚合技術(shù)。這項技術(shù)巧妙地將兩個激光器結(jié)合，借助3D打印技術(shù)，在將飛秒激光功率降低50%的情況下，打印出了復(fù)雜的高分辨率3D結(jié)構(gòu)。它有助降低高分辨率3D打印工藝成本，從而進一步擴大應(yīng)用范圍。相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《光學(xué)快報》雜志。

高分辨率3D打印結(jié)構(gòu)。圖片來源：《光學(xué)快報》雜志

雙光子聚合是一種先進的增材制造技術(shù)，核心在于利用飛秒激光以精確的3D方式打印出材料。盡管該技術(shù)在制造高分辨率微結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)出色，但高昂的成本成為其廣泛應(yīng)用道路上的“攔路虎”。

鑒于此，研究團隊創(chuàng)造性地將發(fā)射可見光的相對低成本的激光，與發(fā)射紅外脈沖的飛秒激光相結(jié)合，將飛秒激光功率降低了50%。這一創(chuàng)新方法有效降低了單個零件的打印成本。

新方法將532納米納秒激光的單光子吸收與800納米飛秒激光的雙光子吸收方法相結(jié)合。為實現(xiàn)兩種激光打印之間的最佳平衡，團隊還構(gòu)建了一個新的數(shù)學(xué)模型，以深入理解其中的光化學(xué)過程，并精確計算雙光子和單光子激發(fā)過程的協(xié)同效應(yīng)，從而確保在更低的飛秒激光功率下依然能獲得理想的打印結(jié)果。

實驗結(jié)果顯示，對于2D結(jié)構(gòu)，新方法將飛秒激光所需功率降低了80%；而對于3D結(jié)構(gòu)，則降低了50%左右。

團隊表示，高分辨率3D打印技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，包括但不限于3D電子設(shè)備的制造，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域微型機器人的開發(fā)，以及組織工程3D結(jié)構(gòu)或支架的構(gòu)建等。

飛秒激光3D打印，簡言之是在極小的體積內(nèi)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而構(gòu)建精細的三維結(jié)構(gòu)。這是現(xiàn)代增材制造領(lǐng)域一項非常前沿的技術(shù)，但其在打印速度和功率預(yù)算方面都有限制。現(xiàn)在，團隊在功率降低一半的情況下打印出了高分辨率結(jié)構(gòu)，跨越了成本障礙。最寶貴的是，這一新技術(shù)還能輕松融入現(xiàn)有的飛秒激光3D打印系統(tǒng)內(nèi)，從而更快實現(xiàn)在生物醫(yī)學(xué)、微型機器人、微光學(xué)器件等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。