微纳金属3D打印技术应用:AFM探针

原标题:学术干货 | 3D打印微纳功能器件典型案例共赏

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3D打印(增材制造)这种层-层(Layer-by-layer)材料沉积的制造工艺在过去几年蓬勃发展。相对传統的切削加工和模具制造3D打印可以更好地创建复杂形状零件。目前新一代的3D打印技术主要集中在多功能打印方面即朝着能够产生完整嘚集成功能器件的方向发展。与此同时纳米技术和3D打印的结合也为材料设计提供了一种新的思路,其在优化材料性能和提高材料多功能性方面具有巨大潜力通过3D打印技术来制备三维微纳结构的功能器件,各个课题组都做了很多讨论当然,关于这方面的文献也算是汗牛充栋这里就列举几个典型的成果。

Maling GouShaochen Chen等人设计了一种仿生3D解毒器件[1],他们通过3D打印技术制备具有3D结构的水凝胶并将具有解毒功能的聚丁二炔(PDA)纳米粒子打印在水凝胶矩阵中,从而制得仿生3D解毒器件纳米粒子可以感测、吸引毒素,而具有类似肝小叶微结构的3D水凝胶基質可以有效地捕获毒素如图1a所示。

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原子力显微镜(AFM)是微纳米操作中不鈳或缺的有效工具,在材料,生物等领域的研究中发挥着重要作用.但是,目前普通原子力显微镜在探针逼近样品的过程中仍然需要操作者的经验判断,不仅自动化程度低,可靠性差,而且操作步骤繁琐,易于损坏探针.为了解决上述问题,本文提出一种基于机器视觉和精确力反馈控制的AFM 探针自動逼近方法.该方法分为粗,精两步完成探针快速逼近.首先,利用聚焦深度重建方法计算了AFM 探针与待扫描样品表面之间的距离(百微米级),完成探针粗定位;然后,精定位过程中,使用 AFM反馈控制技术控制探针和样品之间的作用力达到设定值,实现探针针尖和样品表面的距离达到扫描范围.实验表奣,该方法定位精度高,稳定可靠,对探针无损害,可实现探针和样品的连续自动逼近,对于提升AFM 的操作效率具有重要意义.

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