أنتج العلماء 3-هياكل مطبوعة ثلاثية الأبعاد مع-تجاعيد نانوية مدمجة للتحكم المتقدم في السطح
ووهان، الصين - قام فريق بحث في جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا بتطوير طريقة جديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد-تعتمد على الليزر لتصنيع هياكل ثلاثية الأبعاد-دقيقة- تحمل أنماط التجاعيد النانوية على أسطحها، مما يفتح آفاقًا جديدة لأسطح -عالية الأداء.
في الدراسة، أبلغ الفريق عن طريقة "التجميع المباشر بالليزر" التي تستخدم ليزر الفيمتو ثانية لتوليد وحدات بوليمر -فوكسيلات دقيقة تشكل تجاعيد نانوية تلقائيًا بسبب عدم تطابق الإجهاد أثناء البلمرة الضوئية.
تشمل الميزات الرئيسية للتكنولوجيا ما يلي:
A مادة-واحدة، عملية-خطوة واحدة: يتم تشكيل البنية المجهرية بالكامل-بما في ذلك تجاعيدها-في بطاقة كتابة ليزر واحدة-، دون الحاجة إلى خطوات منفصلة أو خطوات-تجاعيد لاحقة.
دقة مكانية عالية وحرية هندسية: تتيح هذه الطريقة تصنيع بنيات مصممة بواسطة المستخدم{0}}بشكل ثلاثي الأبعاد مع أنماط التجاعيد المبرمجة (بما في ذلك التجاعيد الهرمية أو المنقوشة) عبر الأسطح.
التحكم في الطول الموجي للتجاعيد وصولاً إلى عشرات النانومترات: أظهر الباحثون أنه يمكن ضبط الأطوال الموجية للتجاعيد (أقل من 40 نانومتر تقريبًا) عن طريق التحكم في معلمات الليزر والمواد.
قابلية التطبيق على نطاق واسع: بما أن التجاعيد يتم دمجها أثناء الطباعة، يمكن للبنيات الناتجة أن تجمع بين تصميم الشكل الكلي- وملمس السطح النانوي في خطوة واحدة-وهو أمر واعد للتطبيقات في مجال البصريات والاستشعار والسوائل الدقيقة- والأجهزة الميكانيكية حيث تكون مساحة السطح والضوء-التفاعل أو سلوك الترطيب مهمًا.
أظهر فريق البحث هذه الإمكانية من خلال طباعة الطوب-الدقيق، ومصفوفات الشبكة، وحتى الأشكال الفنية (على سبيل المثال شعار الجامعة-المصغر) المغطاة بالتجاعيد النانوية، مما يدل على التعقيد الهيكلي والتحكم في نسيج السطح.
وفقًا للمؤلفين، يكمن الابتكار الرئيسي في الجمع بين التصنيع الإضافي للبنى-المصغرة مع-البنية النانوية في الموقع-دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل فعال مع الزخرفة النانوية في عملية موحدة. يمكن أن يؤدي هذا إلى تبسيط عملية تصنيع الأسطح الوظيفية بشكل كبير، حيث تكون هناك حاجة عادةً إلى خطوات الطباعة الحجرية المنفصلة أو خطوات التجاعيد الذاتية.
تتضمن الآثار المحتملة للعمل تحسين أداء الأجهزة الدقيقة (على سبيل المثال من خلال مساحة السطح المحسنة أو تشتيت الضوء المعزز)، وزيادة الوظائف في الروبوتات الدقيقة- أو السقالات الطبية الحيوية (حيث يؤثر نسيج السطح على سلوك الخلية)، وحريات التصميم الجديدة في المواد الوصفية أو البنى الضوئية.
يستنتج المؤلفون أن استراتيجيتهم "توفر بروتوكولًا عالميًا لبناء بنيات مجعدة نانوية تقريبًا" و"تسهل نموذجًا جديدًا في التصنيع الدقيق/المضاف النانوي".
