Μια νέα τεχνική πολυμερισμού δύο φωτονίων αναπτύχθηκε από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Purdue στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτή η τεχνολογία συνδυάζει έξυπνα δύο λέιζερ, με τη βοήθεια της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης, σε περίπτωση μειωμένης ισχύος λέιζερ femtosecond κατά 50 τοις εκατό, εκτυπώνοντας μια πολύπλοκη δομή 3D υψηλής ανάλυσης. Βοηθά στη μείωση του κόστους των διαδικασιών εκτύπωσης 3D υψηλής ανάλυσης, επεκτείνοντας έτσι περαιτέρω το φάσμα των εφαρμογών. Η ερευνητική εργασία δημοσιεύεται στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού Optics Express.
Ο πολυμερισμός δύο φωτονίων είναι μια προηγμένη τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων που επικεντρώνεται στη χρήση λέιζερ femtosecond για την εκτύπωση υλικών με ακρίβεια 3D. Αν και η τεχνολογία είναι εξαιρετική στη δημιουργία μικροδομών υψηλής ανάλυσης, το υψηλό κόστος της αποτέλεσε εμπόδιο στην ευρεία χρήση της.
Υπό το πρίσμα αυτό, η ομάδα συνδύασε δημιουργικά ένα σχετικά χαμηλού κόστους λέιζερ που εκπέμπει ορατό φως με ένα λέιζερ femtosecond που εκπέμπει υπέρυθρους παλμούς, μειώνοντας την ισχύ του λέιζερ femtosecond κατά 50%. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση μειώνει αποτελεσματικά το κόστος εκτύπωσης μεμονωμένων εξαρτημάτων.
Η νέα μέθοδος συνδυάζει την απορρόφηση ενός φωτονίου ενός λέιζερ 532-νανομέτρων νανοδευτερόλεπτου με την προσέγγιση απορρόφησης δύο φωτονίων ενός λέιζερ 800-νανομέτρων femtosecond. Για να επιτευχθεί η βέλτιστη ισορροπία μεταξύ των δύο εκτυπώσεων λέιζερ, η ομάδα κατασκεύασε επίσης ένα νέο μαθηματικό μοντέλο για να αποκτήσει μια βαθύτερη κατανόηση των φωτοχημικών διεργασιών που εμπλέκονται και να υπολογίσει με ακρίβεια τα συνεργιστικά αποτελέσματα των διεργασιών διέγερσης δύο φωτονίων και ενός φωτονίου, διασφαλίζοντας έτσι ότι ιδανικά αποτελέσματα εκτύπωσης μπορούν ακόμα να επιτευχθούν με χαμηλότερες ισχύς λέιζερ femtosecond.
Πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι για δισδιάστατες δομές, η νέα μέθοδος μειώνει την ισχύ που απαιτείται από το λέιζερ femtosecond κατά 80 τοις εκατό. για τρισδιάστατες δομές, μειώνεται κατά περίπου 50 τοις εκατό.
Η ομάδα είπε ότι η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης υψηλής ανάλυσης έχει ευρείες προοπτικές εφαρμογής, συμπεριλαμβανομένης, ενδεικτικά, της κατασκευής τρισδιάστατων ηλεκτρονικών συσκευών, της ανάπτυξης μικρορομπότ στον βιοϊατρικό τομέα και της κατασκευής τρισδιάστατων δομών ή ικριωμάτων για μηχανική ιστών .
Η τρισδιάστατη εκτύπωση λέιζερ Femtosecond, εν ολίγοις, είναι μια φωτοχημική αντίδραση που συμβαίνει σε πολύ μικρό όγκο για την κατασκευή λεπτών τρισδιάστατων δομών. Είναι μια τεχνολογία αιχμής στη σύγχρονη κατασκευή προσθέτων, αλλά έχει περιορισμούς όσον αφορά την ταχύτητα εκτύπωσης και τον προϋπολογισμό ισχύος. Τώρα, η ομάδα έχει ξεπεράσει το φράγμα κόστους εκτυπώνοντας δομές υψηλής ανάλυσης στη μισή ισχύ. Το πιο πολύτιμο από όλα, αυτή η νέα τεχνολογία μπορεί επίσης να ενσωματωθεί εύκολα σε υπάρχοντα συστήματα τρισδιάστατης εκτύπωσης λέιζερ femtosecond, οδηγώντας σε ταχύτερη υλοποίηση εφαρμογών στη βιοϊατρική, τη μικρορομποτική, τη μικροοπτική και πολλούς άλλους τομείς.
