Els científics produeixen estructures impreses en 3-D amb nanoarrugues incorporades-per a un control avançat de superfícies
Wuhan, Xina - Un equip d'investigació de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Huazhong ha desenvolupat un nou enfocament d'impressió 3D-basat en làser{-per fabricar estructures micro{-tri{-dimensionals que porten patrons d'arrugues a nanoescala a les seves superfícies, obrint noves vies per a superfícies d'alta-funcionalitat.
En l'estudi, l'equip informa d'un mètode de "assemblatge directe de làser" que utilitza un làser de femtosegons per generar micro-vòxels de polímer que formen espontàniament nanoarrugues a causa dels desajustos d'estrès durant la fotopolimerització.
Les característiques principals de la tecnologia inclouen:
A material-únic, procés-d'un sol pas: tota la microestructura-incloses les seves arrugues-es forma en una única passada-d'escriptura làser, sense necessitat de plantilles o passos posteriors-arrugats.
Alta resolució espacial i llibertat geomètrica: el mètode permet la fabricació d'arquitectures dissenyades per l'usuari-en 3D amb patrons d'arrugues programats (incloses les arrugues jeràrquiques o estampades) a les superfícies.
Longitud d'ona d'arrugues controlada fins a desenes de nanòmetres: els autors mostren que les longituds d'ona d'arrugues es poden ajustar (per sota de ~ 40 nm) controlant els paràmetres del làser i del material.
Amplia aplicabilitat: a mesura que les arrugues s'incorporen durant la impressió, les arquitectures resultants poden combinar el disseny de macro-formes i la textura de la superfície a nanoescala en un sol pas-prometidor per a aplicacions en òptica, detecció, micro-fluídica i dispositius mecànics on la superfície, la interacció-de la matèria o el comportament de la humectació són importants.
L'equip d'investigació va demostrar la seva capacitat imprimint micro-maons, matrius de quadrícula i fins i tot formes artístiques (per exemple, un emblema de la universitat a micro-escala) cobertes de nanoarrugues, demostrant tant la complexitat estructural com el control de la textura superficial.
Segons els autors, la principal innovació rau a combinar la fabricació additiva de micro-arquitectures amb-nanoestructuració-in situ de manera efectiva la fusió de la impressió 3D amb els patrons a nanoescala en un procés unificat. Això podria simplificar significativament la fabricació de superfícies funcionals, on normalment es requeririen passos de litografia o d'autoarrugues separades.
Les implicacions potencials del treball inclouen la millora del rendiment dels microdispositius (per exemple, mitjançant una superfície millorada o una millor dispersió de la llum), una major funcionalitat en micro-robòtica o bastides biomèdiques (on la textura superficial influeix en el comportament cel·lular) i noves llibertats de disseny en metamaterials o arquitectures fotòniques.
Els autors conclouen que la seva estratègia "ofereix un protocol universal per construir arquitectures nanoarrugades gairebé arbitràries" i "facilita un nou paradigma en la fabricació micro/nanoadditiva".
