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微纳3D打印是一种怎么样的新生技术呢?

发布时间:2022-04-10      点击次数:1042
  微纳3D打印技术将作为重要技术基石之一,把人类的工业文明推进到4.0时代。目前的3D打印也已经进入到了细分市场的阶段,有家用桌面级的小型3D打印机,也有工业生产的大型工业级3D打印机;打印材料有的是塑料,有的是金属,甚至还有黏土。
  但无论是桌面级还是工业级,常见的3D打印机工作原理都是分层制造,这使得层与层之间的精度很受限,存在所谓的“台阶效应”。这使得3D打印机难以制造低粗糙度、高精度的器件,如各种光学元件、微纳尺度的结构器件等等。
  3D打印被称为双光子3D打印,其实专业名称应该是双光子激光直写技术。为了理解这项技术,首先要知道什么叫做“双光子吸收效应”。物质对光的吸收作用我们非常熟悉,以此为基础的造物技术也很常见,比如用紫外光照射一些光敏聚合物质,被光照射到的地方就会固化,成为固态的物体。如果您曾经利用光敏填充胶补过牙齿,就会有更直观的感受了。
  中学物理中我们曾经学到过,绝大多数物质对光的吸收都是将一个光子作为基础单位进行的吸收的,一次只能吸收一个光子。但是实际上,极少数情况下,由于物质中存在特殊的能级跃迁模式,也会出现同时吸收两个光子的情况,这就是“双光子吸收效应”。但双光子吸收的条件非常苛刻,它要求特定的物质和*的能量密度。
  微纳3D打印通常情况下,物质与光的相互作用是一种线性作用。常见的物体,如一块玻璃或一杯水,对特定波长的光透过率是一定的,吸收率也是一定的,这个比例并不会随着光强度变化而变化,因此这种作用是线性的。但是双光子吸收却是一种三阶非线性效应,即随着光能量密度的增加,该效应会随之加强。
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