一本一本久久A久久精品综合,国产A级毛片久久久精品毛片,亚洲日韩精品欧美一区二区一,国产精品夜间视频香蕉

技術(shù)文章

Technical articles

當前位置：首頁(yè)技術(shù)文章基于改性聚合物3D打印的功能化金屬微結構制造

基于改性聚合物3D打印的功能化金屬微結構制造

更新時(shí)間：2023-01-17點(diǎn)擊次數：1006
圖片

 


金屬三維微結構由于其具有的獨。特的光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、電子學(xué)和催化特性，在微機電系統（MEMS）、集成電路、高頻電子、光電子、小型飛行器和支架等微尺度系統、微流體和微型機器人等領(lǐng)域具有極大的應用潛力。盡管存在用于制造宏觀(guān)尺度三維金屬結構的成熟技術(shù)，但到了微觀(guān)尺度時(shí)，現有技術(shù)都較難實(shí)現。因此目前，*行聚合物打印，以創(chuàng )建復雜的微 3D 結構，而后在結構表面鍍一層金屬這一方法引起了大家的興趣。相比于傳統的金屬打印樣品，3D 金屬-聚合物復合功能器件具有更復雜、精密的結構，更輕的重量，以及更高的設計自由度和更高的集成度。

近期，南洋理工大學(xué)的Hirotaka Sato教授團隊，王一凡教授團隊以及早稻田大學(xué)的Shinjiro Umezu教授團隊合作提出了一種新型的金屬-聚合物微尺度三維結構的制造方法。該方法采用將催化劑前體加載到光固化樹(shù)脂中的方法，利用新型微立體光刻技術(shù)(nanoArch S140，摩方精密)進(jìn)行復雜結構的高精度3D打印，并使用NaOH 溶液對打印樣品進(jìn)行預處理，以增加催化劑前體 [Pd(II)] 的存在，便于后續將金屬化學(xué)鍍(ELD)到打印樣品上。 與傳統工藝相比，該工藝更加安全環(huán)保，并且耗時(shí)更少，同時(shí)更加便宜。此外，此方法還可以實(shí)現金屬的多層沉積以獲得具有所需特性組合的多功能結構。該制造方法克服了傳統化學(xué)鍍工藝的瓶頸，例如進(jìn)行預處理時(shí)對有毒化學(xué)品的使用。相關(guān)成果以“Modified polymer 3D printing enables the formation of functionalized micro-metallic architectures”為題發(fā)表在《Additive Manufacturing》期刊上。
圖片
圖 1：使用 BMF microArch S140 3D 打印機對金屬-聚合物混合微結構進(jìn)行 3D 打印。a) PµSL技術(shù)示意圖。b) 基于 PµSL 技術(shù)的微結構3D 打印過(guò)程 i) CAD 建模 ii) 切片 iii) PµSL 3D 打印 iv) 最終樣品。c) 用于金屬-聚合物混合微結構的化學(xué)鍍工藝。

微尺度金屬三維結構的制造過(guò)程主要分為兩個(gè)步驟：(i) 微尺度結構的PµSL打印。(2) 對打印樣品表面的化學(xué)鍍。團隊成員使用面投影微立體光刻技術(shù) (nanoArch S140, 摩方精密) 完成器件的制備?；瘜W(xué)鍍的流程如圖1(c)所示。 (1) 用酒精以及去離子水清洗使用催化劑樹(shù)脂打印的樣品 (2) 將樣品浸入 50 ºC 的 0.2 M NaOH 中 30 分鐘以便于樹(shù)脂的開(kāi)環(huán)，使 Pd2+活躍在樣品表面。 (3) 用去離子水清洗樣品上多余的NaOH。(4) 將樣品浸入NaH?PO?溶液中，50℃攪拌15分鐘，使Pd (II)還原為Pd。(5) 重復去離子水清洗 (6) 將樣品進(jìn)行Ni-P/Cu 或Co-P 化學(xué)鍍浴。(7) 用去離子水洗滌樣品并吹干。為了通過(guò)微型 3D 打印技術(shù)制造微尺度結構，上述團隊進(jìn)行了打印材料配方的優(yōu)化?；A配方是一種水洗光敏樹(shù)脂。在不同的溶劑和條件下制備不同的PdCl2催化劑樹(shù)脂，并將其放置5小時(shí)，通過(guò)觀(guān)察是否有明顯的沉淀現象產(chǎn)生，驗證其穩定性。而后改變PdCl2濃度，研究其對催化劑樹(shù)脂穩定性的影響（如圖2所示）。

結果顯示，使用 0.7 M NH4Cl制備的 PdCl2催化劑樹(shù)脂具有良好的穩定性，可打印精度達50µm的微尺度結構。本研究在化學(xué)鍍方法上有了很大改進(jìn)，可以擺脫傳統對于有毒化學(xué)藥品的使用，同時(shí)均勻地將Ni、Cu、Co等金屬鍍在復雜三維微結構上，展現了在微電子、微型機器人等領(lǐng)域的巨大應用潛力。


圖片

圖 2：在不同 PdCl2 濃度條件下制備的催化劑樹(shù)脂的穩定性。a) 在 0.7M NH4Cl 中用不同濃度的 Pd(II) 制備的催化劑樹(shù)脂，以研究 Pd(II) 濃度對催化劑樹(shù)脂穩定性的影響，i) 不同的 Pd(II) 溶液，ii) 催化劑樹(shù)脂混合物b )相同Pd(II)濃度下，不同老化時(shí)間的催化劑樹(shù)脂。
圖片
圖 3：a) 樹(shù)脂與打印機參數測試。b) 打印試樣化學(xué)鍍測試。c) 3D 打印微觀(guān)結構精度比較 i) 水洗樹(shù)脂和 ii) 催化劑樹(shù)脂。
圖片
圖 4：a) 樹(shù)脂環(huán)斷裂的堿性水解機理。b) 化學(xué)鍍工藝優(yōu)化。c) 化學(xué)鍍 3D 打印結構。i) 鍍銅立方體 ii) 鍍鎳網(wǎng)格立方體 iii) 鍍鈷齒輪 iv)鍍鎳迷你輪。
圖片
圖 5：微尺度3D打印化學(xué)鍍的應用。磁性微尺度機器人的運動(dòng) a) 研究中使用的局部和全局坐標系示意圖 b) 繞 局部坐標系x 軸旋轉以沿全局坐標系x 方向滾動(dòng) c) 繞局部坐標系 y 軸旋轉 d) 沿局部坐標系 i) x 軸 ii) y 軸和 iii) z 軸移動(dòng)。