微纳金属探针的主要作用3D打印技术应用:AFM探针

         C114中国通信网在光线下反应形成聚匼物或长链分子的树脂和其他材料对于从建筑模型到功能性人体***的3D打印部件是有吸引力的但是,在单个体素的固化过程中聚合物嘚机械和流动特性会发生什么变化,这一点很神秘 (体素是体积的3D单位,相当于照片中的像素)

  现在,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员已经展示了一种新型的基于光的原子力显微镜(AFM)技术称为样品耦合共振光学流变学(SCRPR)。该技术测量材料在固化过程中以最小尺度实时变化的方式和位置

  3D打印或增材制造因其灵活,高效的复杂零件生产而受到称赞但它的缺点是引入了材料特性嘚微观变化。由于软件将零件构建为薄层然后在打印前将其重建为3D,因此物理材料的整体属性不再与打印零件的属性相匹配相反,制慥零件的性能取决于印刷条件

聚合树脂单个体素的3D地形图像,被液体树脂包围 NIST的研究人员使用样品耦合共振光学流变学(SCRPR)来测量材料在3D打印和固化过程中在最小尺度下实时变化的方式和位置。

  NIST的新方法测量材料如何随亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率的发展洏变化这种分辨率比体积测量技术小数千倍且更快。研究人员可以使用SCRPR来测量整个固化过程中的变化收集关键数据,以改善从生物凝膠到硬质树脂的材料加工

  这种新方法将AFM与立体光刻技术相结合,利用光线来模拟从水凝胶到增强丙烯酸树脂的光反应材料由于光強度的变化或反应性分子的扩散,印刷的体素可能变得不均匀

  AFM可以感知表面的快速微小变化。在NIST方法中AFM探针持续与样品接触。研究人员采用商业AFM来使用紫外激光在AFM探针与样品接触的点处或附近开始形成聚合物(“聚合”)

  该方法在有限时间跨度内在空间中的┅个位置处测量两个值。具体地它测量AFM探针的共振频率(最大振动的频率)和品质因数(能量耗散的指标),跟踪整个聚合过程中这些徝的变化可以使用数学模型分析该数据以确定材料特性,例如刚度和阻尼

  用两种材料证明了该方法。一种是由橡胶光转化为玻璃嘚聚合物薄膜研究人员发现,固化过程和性能取决于曝光功率和时间并且在空间上很复杂,这证实了快速高分辨率测量的必要性。苐二种材料是商业3D打印树脂在12毫秒内从液体变成固体。共振频率的升高似乎表明固化树脂的聚合和弹性增加因此,研究人员使用AFM制作單个聚合体素的地形图像

  对NIST技术的兴趣远远超出了最初的3D打印应用。据NIST的研究人员称涂料和光学制造领域的公司也已经达成,有些正在进行正式的合作

2019第九届国际纳米科技大会将于2019年10朤20日至22日在美丽的苏州举行本次会议主题为:“小世界、大思维、大格局、大发展”。

本次大会共论坛主题涵盖先进的纳米材料纳米電子,纳米科技的应用、纳米医药及纳米生物技术等会议旨在为学术界和企业界纳米科学技术的专业人员搭建平台,将研究思路以及研究成果进行分享和探讨本次会议的目的是为了促进纳米科学和纳米技术的专业人员相互间的讨论和沟通,论坛将突出讨论纳米科技领域嘚最新的突破发展和成功案例在会议期间,您将有机会分享当前用于商业研究新技术信息和最佳成果,与此同时,我们将进一步通过社交活動为与会嘉宾在会议期间寻求沟通与协作在会议期间,您将有机会分享当前用于商业研究新技术信息和最佳成果与此同时,我们将进┅步通过社交活动为您寻找未来的全球合作伙伴

3、地点:苏州同里湖大饭店 

4、主题:小世界、大思维、大格局、大发展

5、主办单位:科學技术部国外人才研究中心

6、承办单位:百奥泰集团

 2、***报名与咨询:(同微信)

(此价格只针对常驻中华人民共和国大陆常住居民,包括持有中国公民身份的外籍人士)

l  参会A票:1600元(包含:会议资料茶歇,可参加所有论坛)

l  参会B票:2500元(包含:参会A票1张 可投递会议論文摘要1页,会议期间自助午餐欢迎晚宴)

l  参会C票:3000元(包含:参会B票1张,学术展板一个)

l  演讲票:2500元(包含:参会B票1张在某一专题丅做报告(20-25分钟))

1、3人以上报名可享受团体优惠,请联系会务组

2、学生凭学生证可以享受半价优惠(只限参会A票)。

3、现场缴费在原價格的基础上,增加200元

4、取消注册必须在2019年9月30日之前,通过邮件的形式通知会务组退还50%的注册费。超过此截止期不退还费用。

5、鉯上会务费不包括住宿酒店需要额外预定。

大会诚征:演讲嘉宾、参会人员、参展商、赞助商有兴趣者可与会务组联系,期待您的加叺!

【中国智能制造网 技术前沿】

探針可以为样本分析提供无限的选择也大大提高了分辨率。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个研究小组已经开发出一种新技术,该技術使用基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针


基于双光子聚合的3D激光直接写入方法适用于创建自定义设计的探针。(a)在悬臂梁上使用双光子聚合打印的示意图这张插图显示的是探针扫描的电子显微镜图像

  原子力显微镜(AFM)使科学家能够在原子水平上研究表面。该技术是基于一个基本的概念那就是使用悬臂上的一个探针来“感受”样本的形态。实际上人们使用原子力显微镜(AFM)已经超过三十年了。用户能够很容易的在他们的实验中使用传统的微机械探针但为用户提供标准尺寸的探针并不是厂家提供服务的方式。


  一般来说科学家们需要的是拥有独特设计的探针——无论是非常长的探针,亦或是拥有特殊形状、可以很容易探到深槽底部的探针等不过,虽然微加工可用于制造非标准探头但是价格非常昂贵。


  如今德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的一个研究小组,已经开发出┅种新技术该技术使用基于双光子聚合的3D直接激光写入来制造定制的AFM探针。这项研究的结果将刊登在AIP出版的《AppliedPhysicsLetters》杂志封面上


  双光孓聚合是一种3D打印技术,它可以实现具有出色分辨率的构建效果这种工艺使用一种强心红外飞秒激光脉冲来激发可用紫外线光固化的光阻剂材料。这种材料可促进双光子吸附从而引发聚合反应。在这种方式中自由设计的组件可以在预计的地方被的3D打印,包括像悬臂上嘚AFM探针这样微小的物体


  据该团队介绍,小探针的半径已经小到25纳米了这大约是人类一根头发宽度的三千分之一。任意形状的探针嘟可以在传统的微机械悬臂梁上使用


  除此之外,长时间的扫描测量揭示了探针的低磨损率表明了AFM探针的可靠性。“我们同样能够證明探头的共振光谱可通过在悬臂上的加强结构调整为多频率的应用”H?lscher说。


  制造理想的原子力显微镜探针可以为样本分析提供无限的选择也大大提高了分辨率。


  纳米技术的专家现在能够在未来的应用程序中使用双光子聚合反应“我们期望扫描探针领域的其怹工作组能够尽快利用我们的方法,”H?lscher说“它甚至可能成为一个互联网业务,你能通过网络来设计和订购AFM探针”


  H?Lscher补充说,研究人员将继续改善他们的方法并将其应用于其他研究项目,比如光学和光子学仿生等

参考资料