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Nature:一种在固定体积的树脂内打印3D物体的方法

学术动态    2022-07-07 09:02

 

DOI: 10.1038/s41586-022-04485-8

 

3D打印是快速成型技术的一种,又称增材制造,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。尽管3D打印技术在过去十年中取得了长足的进步,但该技术仍然面临一个基本限制:物体必须逐层构建。绕过这种逐层构建的一种有希望的方法是超越线性过程,如许多小组使用双光子吸收以真正的体积方式打印。使用双光子吸收,许多团体和公司已经能够创造出非凡的纳米级结构,但驱动这一过程所需的激光功率限制了打印尺寸和速度,阻碍了纳米级以外的广泛应用。本工作开发了一种在固定体积的树脂内打印3D物体的方法,该方法无需逐层构建,可以更轻松地打印日益复杂的设计作品,同时节省时间和材料。具体来说,本工作通过用红光和二氧化硅壳和增溶配体包封将上转换引入树脂,仅在激光的精确焦点处产生蓝光。通过在树脂容器周围移动激光,他们能够创建详细的、无支撑的打印件。本工作进一步引入了一种激子策略来系统地控制上转换阈值,以支持单体素或并行打印方案,以比基于双光子的3D打印所需的功率密度低几个数量级的功率密度进行打印。

 

图1. 用于3D打印的三重态融合上转换。

图2. 调整上转换阈值。

 

图3. 上转换材料的持久封装。

 

图4. 由UCNC促进的光聚合产生的打印样品。