Садиба підвищила дозвіл металевої 3D-печатки

Дослідники розробили метод 3D-друку, що дозволяє створювати металеві об'єкти з роздільною здатністю на рівні ста нанометрів. Для цього вони запропонували друкувати структури з насиченого металом органічного фоторезиста, а потім піролізом видаляти полімерну частину, залишаючи тільки метал, через що розміри об'єкта багаторазово зменшуються, повідомляється в журналі.

Часто для 3D-друку з високою роздільною здатністю використовують фоторезист - спочатку рідкий полімер, який ствердіває під дією лазерного променя. На відміну від інших популярних методів, наприклад, подачі крапель розплавленого матеріалу з сопла або спікання заздалегідь укладених частинок, дозвіл фотолітографії може бути високим, тому що воно більше залежить від фокусування лазера, а не від самого матеріалу або діаметра сопла. Але оскільки в цих методах використовується полімер, у металевій 3D-друку його не використовують.

Дослідники під керівництвом Джулії Грір (Julia Greer) з Каліфорнійського технологічного інституту розробили новий метод фотолітографії, що дозволяє створювати повністю металеві деталі. Для цього вони запропонували використовувати комплексне з'єднання, що складається з нікелю і акрилатного ліганда. Потім до нього додається акрилова основа і фотоініціатор, який відповідає за полімерізацію суміші під дією лазера.

Як і при звичайній лазерній літографії, лазер проходить через рідку суміш і змушує її затвердівати в певних місцях. Оскільки при цьому утворюється здебільшого полімерна деталь, інженери додали в процес ще два етапи. Спочатку деталь витримують в атмосфері інертного аргону при тисячі градусів Цельсія. При цьому майже вся полімерна частина видаляється і лінійні розміри об'єкта зменшуються в п'ять разів. Після цього об'єкт знову нагрівають, але вже до 600 градусів Цельсія і в формувальному газі. Під час цього етапу з деталі остаточно видаляються полімери, а також кисень. Крім цього на цьому етапі відбувається зростання зерен, які в підсумку мають середній розмір близько 20 нанометрів.

Інженери продемонстрували метод, надрукувавши об'ємну решітку. До термообробки розмір однієї комірки в ній становив приблизно десять мікрометрів, а товщина кожного променя два мікрометри. Після того, як з решітки видалили всю полімерну частину розмір комірки став дорівнювати двом мікрометрам, а товщина променів приблизно 300-400 нанометрів.

Інженери визнають, що через видалення полімерів якість конструкції погіршується і пористість у ній підвищується до 10-30 відсотків. На фотографіях зі скануючого електронного мікроскопа можна бачити, що поверхня після обробки стає набагато менш рівною. Разом з цим надруковані таким методом вироби виходять досить міцними. Дослідники вважають, що після доопрацювання методу дозвіл друку можна буде довести до 25 нанометрів, а замість нікелю можна використовувати й інші метали.

Торік американські інженери розробили нову технологію металевого 3D-друку, що багаторазово прискорює її порівняно зі звичайними методами. У їх методі використовується не звичайний лазерний промінь, який послідовно переміщується по кожному шару, а динамічний трафарет, що дозволяє спікати весь шар металу одночасно.