Teknik pempolimeran dua foton terobosan yang dibangunkan oleh penyelidik Universiti Purdue membuka jalan untuk pencetakan 3D resolusi tinggi yang lebih mudah diakses dan kos efektif, dengan aplikasi berpotensi merangkumi elektronik, robot mikro bioperubatan dan perancah kejuruteraan tisu.
Penyelidik di Universiti Purdue telah melancarkan teknik pempolimeran dua foton perintis yang menjanjikan untuk merevolusikan kecekapan kos dan kebolehcapaian pencetakan 3D resolusi tinggi.
Kaedah ini memanfaatkan gabungan baru bagi laser kos yang agak rendah yang memancarkan denyut nanosaat dan laser femtosaat yang dikurangkan. Kemajuan ini boleh mendemokrasikan penggunaan pencetakan 3D resolusi tinggi dalam pelbagai bidang, termasuk elektronik, peranti bioperubatan dan kejuruteraan tisu.
"Kami menggabungkan laser kos yang agak rendah yang memancarkan cahaya kelihatan dengan laser femtosaat yang memancarkan denyutan inframerah untuk mengurangkan keperluan kuasa laser femtosaat," Xianfan Xu, ketua pasukan kajian dan James J. dan Carol L. Shuttleworth Profesor Kejuruteraan Mekanikal di Purdue, berkata dalam a Siaran akhbar. "Dengan cara ini, dengan kuasa laser femtosaat yang diberikan, daya pengeluaran percetakan boleh ditingkatkan, membawa kepada kos yang lebih rendah untuk mencetak bahagian individu."
Secara tradisinya, pempolimeran dua foton bergantung pada laser femtosaat yang mahal untuk menghasilkan struktur mikro yang rumit. Walaupun berkesan, kos tinggi laser ini telah mengehadkan penggunaan meluas teknik dalam proses pembuatan.
Pendekatan baharu pasukan itu, bagaimanapun, boleh mengubah paradigma itu dengan mengurangkan keperluan kuasa laser dengan ketara — sehingga 50%, menurut penemuan diterbitkan dalam jurnal Kumpulan Penerbitan Optica, Optics Express.
"Percetakan 3D dengan resolusi tinggi mempunyai banyak aplikasi, termasuk peranti elektronik 3D, robot mikro untuk bidang bioperubatan dan struktur atau perancah 3D untuk kejuruteraan tisu," tambah Xu. "Pendekatan pencetakan 3D novel kami boleh dilaksanakan dengan mudah dalam banyak sistem percetakan 3D laser femtosaat sedia ada."
Pasukan penyelidik bertujuan untuk meningkatkan kelajuan pencetakan sambil mengurangkan kos, memberi tumpuan kepada proses fotokimia yang tepat yang terlibat dalam pempolimeran dua foton. Dalam proses konvensional, laser femtosaat memulakan tindak balas fotokimia penting yang mendahului pencetakan sebenar. Xu dan pasukannya secara inovatif menggunakan laser nanosaat 532 nm yang lebih berpatutan untuk langkah ini, sekali gus mengurangkan beban kerja laser femtosaat.
Teknik ini melibatkan tindakan mengimbangi yang halus antara pencetakan dan perencatan yang disebabkan oleh kedua-dua laser. Para penyelidik membangunkan model matematik untuk membedah proses fotokimia ini, mengenal pasti interaksi optimum antara pengujaan foton tunggal dari laser nanosaat dan pengujaan dua foton dari laser femtosaat.