2PP3D打印复杂微结构的新可能性

在一系列研究中，德国弗莱堡大学海王星实验室的科学家们将2光子聚合3D打印(2PP3D打印)的潜力推向了现有极限。该团队在2021年展示了以惊人的亚微米分辨率打印复杂铂3D微结构的能力，今年，该团队成功以前所未有的速度生产了类似的钨制成的结构以及具有单微米分辨率的嵌入式微流控芯片。

首席科学家ManuelLuitz使用了UpNanoGmbH(奥地利)的NanoOne2PP3D打印机。在成功招募Luitz加入UpNano后，该公司将继续重新定义2PP3D打印的可行性规则。

高分辨率2PP3D打印更广泛应用的两个主要限制是打印速度和必要光聚合的可用材料。现在，Luitz在德国弗莱堡大学工艺技术实验室(NeptunLab)工作期间，在数年的研究中显着减少了这些限制。

在这项最新进展中，Luitz及其同事使用UpNanoGmbH(奥地利)的NanoOne打印机定义了单微米嵌入式微流控芯片的开发方案。该打印机是市场上速度最快的2PP3D打印机，能够进行高达15个数量级的高分辨率3D打印。利用打印机的能力，该团队能够打印出一个芯片，该芯片可以通过芯片与世界的接口连接到压力驱动泵。

Luitz解释道：“这是微流控芯片制造领域的一项突破，因为微流控芯片高分辨率3D打印的主要障碍之一是清洗嵌入通道中的未固化材料。”这使得生产通道长度长达20cm的曲折芯片、液滴发生器芯片和基于确定性横向位移的细胞分选芯片(柱直径为30μm，柱间距为4μm)成为可能。

Luitz解释道：“因此，使用NanoOne可在不到12小时的合理时间内打印出厘米尺寸和微米分辨率的微流控芯片。”

驯服钨

在此之前，Luitz将NanoOne打印机用于一个非常不同的目的，该目的将显着扩大可使用2PP进行3D打印的材料范围。他“驯服”了钨和碳化钨，用于高分辨率增材制造工艺。这并不是一件容易的事，因为这两种材料都以其极高的硬度(莫氏硬度9.0)和耐热性(熔点>3,400°C)而闻名，这使得它们难以加工。然而，发射器尖端、探针、微型工具以及超材料或催化等应用对由钨及其碳化物制成的高分辨率物体的需求很高。

Luitz解释道：“使用NanoOne打印机，我们能够设计一种基于含有钨离子的有机-无机光树脂的制造工艺。然后，聚合物部件经过热脱脂和还原，使钨部件的最终分辨率为2μm和分辨率为7μm的碳化钨零件。"

Luitz在“InstitutfürMikrosystemtechnik–IMTEK”的NeptunLab使用NanoOne“驯服”钨进行2PP3D打印所取得的成功并非偶然。该团队此前曾用铂金取得过类似的结果。事实上，他们能够生产独立式纳米柱以及分辨率为300nm的复杂3D铂微结构。这种小型结构将用于各种工程应用，包括超材料和催化，其中铂的大表面积和物理化学性质是非常理想的。