雙光子激光直寫技術(shù)很大程度改善3D打印粗糙度和精度
雙光子激光直寫技術(shù)很大程度改善3D打印粗糙度和精度
相信絕大多數(shù)人對“3D打印”這個概念并不會感到陌生,因為桌面級家用小型3D打印機早已走入了千家萬戶,也有眾多的學(xué)?;驒C構(gòu)購買了專業(yè)級3D打印機供學(xué)生或用戶使用,以3D打印機為核心的教育課程也如雨后春筍般在各個大城市中出現(xiàn)。
從各個方面看,目前的3D打印都已經(jīng)進(jìn)入到了細(xì)分市場的階段:從價格上來看,有較為便宜的家用桌面級小型3D打印機,也有較為昂貴的用于實際工業(yè)生產(chǎn)的大型工業(yè)級3D打印機;從打印用到的材料來看,有的是樹脂、塑料,有的是金屬,有的甚至用黏土。
雙光子3D打印很大程度上改善了粗糙度和精度的問題,準(zhǔn)確地說應(yīng)該稱為“雙光子激光直寫技術(shù)”,也被稱為“雙光子聚合技術(shù)”。
要準(zhǔn)確描述這項技術(shù),首先要了解清楚什么叫做“雙光子吸收效應(yīng)”。
物質(zhì)可以對光產(chǎn)生吸收,這一點我們非常熟悉。有一些造物技術(shù)就是基于這一點,例如,用紫外光照射光敏聚合物,被照射到的地方逐漸產(chǎn)生固化,由液態(tài)、膠態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。這項技術(shù)的一個常見應(yīng)用就是牙科診所中用光敏物質(zhì)填補牙齒。
絕大多數(shù)物質(zhì)對光的吸收都是將一個光子作為基礎(chǔ)單位進(jìn)行吸收的,一次只能吸收一個光子。但是在有些特殊物質(zhì)中,由于存在特殊的能級躍遷模式,也會出現(xiàn)同時吸收多個(幾個甚至幾十個)光子的情況,這就是“多光子吸收效應(yīng)”。
但該效應(yīng)的條件非??量?,往往要求特定的物質(zhì)和*的能量密度。雙光子吸收效應(yīng)是該類效應(yīng)中的一種典型代表。在雙光子吸收過程中,材料分子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài),中間經(jīng)過一個虛能級完成。
通常情況下,物質(zhì)與光的相互作用是一種線性作用。常見的物體對特定波長的光透過率吸收率是一定的,這個比例并不會隨著光強度變化而變化,因此這種作用是線性的。但是雙光子吸收卻是一種三階非線性效應(yīng),即隨著光能量密度的增加,該效應(yīng)會快速加強。