Gli scienziati producono strutture stampate in 3-D con-nanorughe integrate per un controllo avanzato della superficie
Wuhan, Cina - Un gruppo di ricerca presso l'Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong ha sviluppato un nuovo approccio di stampa 3D-basato su laser per fabbricare microstrutture tri-micro-dimensionali che presentano motivi di rughe su scala nanometrica sulle loro superfici, aprendo nuove strade per superfici ad alta-funzionalità.
Nello studio, il team riporta un metodo di "assemblaggio diretto laser" che utilizza un laser a femtosecondi per generare micro-voxel polimerici che formano spontaneamente nanorughe a causa di disallineamenti di stress durante la fotopolimerizzazione.
Le caratteristiche principali della tecnologia includono:
A singolo-materiale, un-fase di processo: L'intera microstruttura-comprese le sue rughe-viene formata in un unico passaggio di scrittura-del laser, senza la necessità di fasi separate di modellazione o post-piegatura.
Elevata risoluzione spaziale e libertà geometrica: il metodo consente la fabbricazione di architetture-progettate dall'utente in 3-D con modelli di rughe programmati (comprese rughe gerarchiche o modellate) sulle superfici.
Lunghezza d'onda delle rughe controllata fino a decine di nanometri: gli autori mostrano che le lunghezze d'onda delle rughe possono essere regolate (sotto i ~40 nm) controllando i parametri del laser e del materiale.
Ampia applicabilità: poiché le pieghe vengono integrate durante la stampa, le architetture risultanti possono combinare design di macro-forme e texture di superficie su scala nanometrica in un unico passaggio-promettendo applicazioni in ottica, rilevamento, micro-fluidica e dispositivi meccanici in cui contano l'area superficiale, l'interazione della luce-o il comportamento di bagnatura.
Il team di ricerca ha dimostrato questa capacità stampando micro-mattoni, griglie e persino forme artistiche (ad esempio un emblema dell'università in micro-scala) ricoperti di nanorughe, evidenziando sia la complessità strutturale che il controllo della struttura della superficie.
Secondo gli autori, l'innovazione principale risiede nel combinare la fabbricazione additiva di micro-architetture con la-nanostrutturazione in situ-unendo efficacemente la stampa 3D con la modellazione su scala nanometrica in un processo unificato. Ciò potrebbe semplificare in modo significativo la produzione di superfici funzionali, dove normalmente sarebbero necessari passaggi litografici separati o auto-grinzanti.
Le potenziali implicazioni del lavoro includono il miglioramento delle prestazioni dei microdispositivi (ad esempio attraverso una maggiore area superficiale o una migliore diffusione della luce), una maggiore funzionalità nella micro-robotica o negli scaffold biomedici (dove la struttura della superficie influenza il comportamento cellulare) e nuove libertà di progettazione nei metamateriali o nelle architetture fotoniche.
Gli autori concludono che la loro strategia "fornisce un protocollo universale per la costruzione di architetture nanorugose quasi arbitrarie" e "facilita un nuovo paradigma nella produzione micro/nano-additiva".
