納米顆粒助力研發新型高解析度激光3D列印工藝

納米顆粒助力研發新型高解析度激光3D列印工藝

最近，俄羅斯科學院晶體學和語音學科學研究中心發現了一種新的3D列印工藝，利用一種特殊的納米粒子突破傳統解析度限制的高牆，在生物列印以及電子等領域表現出了巨大的潛力。研究結果在一篇名為《由上轉換納米粒子輔助的、用於原型快速加工的高解析度3D光聚作用》的論文中有詳細介紹。

當前，3D列印系統有兩個常見的問題，一個是操作速度較慢，一個是解析度較低。即便是相對高端的激光3D列印系統，也避免不了這樣的問題。有些系統解析度達到了一定的標準，但工作流程更為複雜，靈活性更差，速度跟不上，因此，研發出一款既能保證速度又能保證解析度的系統勢在必行。

這種逐點、逐層、複雜的3D列印工藝對於速度和解析度的改善非常有利。俄羅斯相關研究人員在列印用料中添加了納米粒子，這種粒子與原料中的其他粒子相結合，可表現出更為複雜、多向發展的性質，衝破了傳統雙光子光刻的局限。

一般來說，雙光子光刻3D列印需要通過高強度的激光，選擇性地固化樹脂，以形成特定的結構。樹脂中的單體會通過激光進行光聚合。這種新納米顆粒由鈉、鐿和氟製成。它們就是所謂的上轉換納米粒子（UCNPs），由兩個光子組成。暴露在光線下時，會發射更多的紫外線，來聚合周圍的顆粒。

添加了納米粒子的材料可允許創建三維體素。樹脂材料中的起靶向作用的點可以在3D列印的整體厚度上分配能量，從而快速地創建所需結構。這樣因為有額外的能量釋放，因此無需大功率的激光器，就可以得到相同的結果。

這項研究不僅提高了雙光子光刻3D列印的速度和效率，而更高的解析度也將使生物3D列印受益。相關研究人員表示，這個研究可以用於生物醫學目的，特別是組織工程學，通過使用各種聚合物材料代替器官和組織的受損部位。

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