Це наука: 3D оптичні друк Мов на мікрорівні

Боум останніх 5-7 років відрізняється видами 3D-друку: чи є друк необхідних предметів в домашніх умовах, друкувати органи людини або навіть цілі будинки. Але що якщо ви хочете друкувати конкретний матеріал, і навіть на мікромасштабі?

П'єзоелектрика - це речовини, здатні генерувати електричний заряд і потенційну різницю при стисненні або розтягуванні. У щоденному житті вони досить спокійно оселилися: п'єзоелектричні світильники, насадки сучасних принтерів, і які ми робимо без кварцового резонатора в будь-якій цифровій технології?

Група вчених з університету Каліфорнія нещодавно опублікувала папір, в якій вони запропонували спосіб друкувати тривимірні полімерні матеріали з п'єзоелектричними властивостями за допомогою звичайного оптичного 3D друку. Фактично цей метод друку є розвитком лазерної стереолітографії, в якій тонкий шар матерії фотополімеризований лазерною точкою за точкою. Однак основною відмінністю є роздільна здатність: до 1 мкм, тоді як звичайна літографія дає тільки 0,1 мм або 100 мкм.

(a) Схема оптичного мікропринтування 3D, яка виробляє об'єкти з роздільною здатністю декількох мікрон, (b) самих титанових кристалів, (c) схема підключення нанокристалів до матриці

Плюс, друк не просто полімер, але композитний матеріал, в якому нанокристали титанату барію (BaTiO3) розповсюджуються в полімерній матриці, один з найвідоміших п'єзоелектричних матеріалів. У той же час сама полімерна матриця хімічно пов'язана з нанокристалами, що дозволяє зберегти п'єзоелектричні властивості при розтягуванні і стиснення, іншими словами, титанат барію генерує електричний заряд при зміні геометрії.

Приклади друкованих двовимірних конструкцій

Хоча об'ємний титанат барію може генерувати до 200 picoF / H, 40 picoF / H, отриманий для цього композитного матеріалу, є своєрідним записом. Для кращого розуміння рівня фігур, зазначених у статті 40 picoF/H, приблизно відповідає потенційній різниці порядку 600-700 мВ при нанесенні сили всього 10 Н, що не так мало.

Приклади друкованих тривимірних конструкцій, в тому числі складних форм

На додаток, швидкий і дешевий друк вищевказаних опалубок об'ємних волокон, можливо, дасть новий імпульс до реалізації смарт-купе і електрики при носінні їх. Нарешті, технологія може бути використана для створення нового покоління струменевих принтерів з набагато краще роздільною здатністю, зменшуючи розмір краплі (і аналогічні роботи вже знаходяться в дорозі, наприклад).

Оригінальна стаття в ACSNano (DOI: 10.1021/nn503268f)

Джерело: habrahabr.ru/post/232853/