最高精度微纳加工技术
双光子聚合(2PP),又称为双光子、多光子光刻或激光直写,是高精度增材制造(3D打印)和灰度光刻系统创新的关键技术。使用2PP可以以最高吞吐量打印形状精度优异的具有亚微米特征尺寸的任何3D设计,打印范围可达厘米级。
3D打印增材制造可以在宏观尺度上,甚至是在纳米、微米和中微尺度上实现设计自由的关键技术就是双光子聚合(2PP)。该技术基于双光子吸收原理,提供的分辨率比基于单光子吸收的3D打印技术高100倍。因此,2PP已成为纳米制造和微纳制造的成熟加工方法,适用于制造微光学、微流体、微机械和生命科学领域中的3D结构制造,例如组织工程和药物输送设备等应用。
开创性2PP微纳加工技术开辟全新应用领域
并推动新兴市场发展
新兴应用的发展激发了新技术创新,推动双光子聚合技术的蓬勃发展,为高分辨率3D微纳加工设定了全新标杆。欢迎深入了解双光子聚合技术并探索它的发展进程以满足3D纳米制造和微纳制造的特定要求:
双光子聚合
3D纳米和微纳加工的关键技术
增材制造(AM)以其快速且经济高效的原型制作和制造方法,激励了许多科研和工业领域的科学家、工程师和产品设计师创新创造设计。增材制造(AM)的优势在于可以生产出原本无法实现的非常复杂的几何形状和结构。然而,传统的3D打印缺乏在微米尺度甚至更小的尺度上打印特征所需的分辨率。与这些方法相比,双光子光刻解锁了高分辨率3D打印用于纳米制造和微纳制造任务的能力。
具备亚微米特征的3D微纳加工
通过双光子聚合可实现的最小打印特征尺寸已延伸到亚微米范围,超越了传统3D打印技术的能力。例如,因受到垂直和横向分辨率的限制,熔融沉积建模(FDM)或选择性激光烧结(SLS)可实现的特征尺寸在几百微米的范围内。而作为所有商用增材制造技术中分辨率最高的3D打印技术,2PP能够将特征尺寸控制在100nm以下,同时具备表面粗糙度Ra低于5nm的光学质量表面。
为什么双光子聚合打印技术在分辨率上更胜一筹?
高分辨率立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)和投影微立体光刻(PµSL)等3D打印技术利用紫外光固化液体光敏聚合物。这一过程主要基于单光子吸收,受比尔定律影响,这导致光敏树脂在受到光照的整个体积内吸收并随后聚合,从而限制了分辨率和精度。相比之下,双光子聚合(2PP)是由双光子吸收触发的,这仅发生在激光焦点的有限体积内。吸收与局部强度的平方成正比,局部强度仅在激光聚焦处才足够高以同时吸收两个或多个光子。
因此,双光子光刻技术能够以比基于单光子吸收的3D打印更高精度固化3D结构。实现创建具有极佳形状精度的从2.5D微光学结构和3D几乎任何形状的复杂结构。
增强3D打印能力
采用Dip-in激光光刻技术(DiLL)
DiLL的发明使得能够生产出具有优异形状精度和高质量的结构。因此,它是Quantum X系统重新设计的直立式平台中方便操作的标准打印配置。
Nanoscribe的专利Dip-in激光光刻技术(DiLL)通过将物镜直接浸入液体光敏树脂中进行像差常数打印,来增强双光子聚合。因此,光敏树脂也作为光学浸润介质。聚焦光学元件和打印材料之间的折射率匹配确保了理想的无像差聚焦,从而实现了基于双光子聚合3D打印的最高分辨率。此外,激光直写采用直接将打印物体写入基板上,而不是通过基板聚焦(例如,油浸配置)。因此,聚焦光学元件的工作距离不会限制3D打印物体的高度,这有利于打印有高度要求和高纵横比物体。
四种规模的设计自由度
Nanoscribe的2PP双光子聚合打印系统用于3D纳米和微米级制造,具有出色的多功能性、精确度和打印速度,涵盖了多种应用,包括纳米、微米、中微米和宏观尺度。相应的打印套件(Print Sets)包括一个带有物镜的打印头、适当的光敏树脂以及优化的打印参数预设,包括切片、填充、激光功率和振镜设置,旨在满足从纳米到厘米尺度的不同需求:
- 纳米级打印,特征尺寸控制低至100纳米
- 微尺度打印,具有亚微米特征和结构尺寸可达700微米
- 中尺度打印,以高速批量生产尺寸最大可达几毫米的高精度零件
- 宏观打印,可加速厘米级高精度零件的批量生产,最大可达30立方厘米
多种材料选择
用于2.5D和3D纳米和微纳加工
Nanoscribe的微纳制造系统设计为开放材料系统,可兼容广泛的材料,从而实现多种应用。Nanoscribe 树脂是专为快速2.5D和3D纳米和微米制造而设计的聚合物打印材料,具有出色的形状精度和机械稳定性。为了满足材料开发和功能化的要求,可以利用各种第三方和定制材料,例如生物相容性丙烯酸酯、生物材料和生物树脂。我们的合作伙伴Advanced BioMatrix和BIO INX公司可提供透明质酸、基于PEGDA的水凝胶、基于GelMA的水凝胶和其他水凝胶混合物等材料。