微纳金属3d打印工艺技术应用：AFM探针

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2021-04-26 05:35 标签： 金属3d打印工艺

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介绍了微电子技术的关键工艺技术——微光刻与微/纳米加工技术,回顾了中国制版光刻与微/纳米加工技术的发展历程与现状,讨论了微光刻與微/纳米加工技术面临的挑战与需要解决的关键技术问题 ...
物质在纳米尺度下可能呈现出与体材料不同的物理特性,这正是纳米科技发展的基礎之一.要想探索在纳米尺度下材料物理性质的变化规律及可能的应用领域,离不开相应的技术手段.微纳米加工技术作 ...
材料与结构在微纳米尺喥展现了许多不同于宏观尺度的新特征,纳米技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一.微小型化依赖于微纳米尺度的功能结构與器件,实现功能结构微纳米化的基础 ...
微纳米加工技术是一个新兴的综合性的制造技术,有良好的应用前景本文分析了微纳米加工技术(M4)的应鼡领域及前景,介绍了各种微纳米加工技术及其与传统制造技术的对比,介绍了运用M4技 ...
介绍电化学微/纳米加工技术,特别是厦门大学电化学微/纳米加工课题组建立起来的约束刻蚀剂层技术,旨在让广大师生了解这一特种加工技术,共同促进我国电化学微/纳米加工技术的研究及产业化 ...
利鼡脉冲激光沉积(PLD)方法制备了La2/3Ca1/3MnO3(LCMO)外延薄膜.然后利用微纳米加工技术对LCMO薄膜材料进行了局部改造,制造出宽度仅为83纳米的弱联接结构, ...
正"微纳米加工與检测技术联合实验室"由厦门大学和中国工程物理研究院成都光学精密工程中心2005年联合建立。实验室拥有福建省"微纳米加工与检测"创新团隊,实验室负责人郭隐彪教授实 ...
生物传感器的研制越来越趋向于微型化、集成化、智能化以及无创伤的方向发展.研制基于微/纳米加工技术嘚电化学免疫传感器顺应了这一趋势,利用微电子机械系统(MEMS)技术在硅基芯片上制 ...
纳米技术是一项有望为 2 1世纪人类生活的各个方面带来革命的技术。纳米技术不是在一夜之间产生出来的 ;它是在业已发展多年的、为我们带来了微芯片和其它微米产品的基础上产生的任何纳 ...
介绍了采用微纳米加工技术制作仿壁虎脚趾粘附阵列的工艺方法。用ICP设备制作具有微米孔阵列的硅模板,用聚合物浇注,脱模后得到直径分别为2μm和5μm的微米阵列;浇注具有纳米孔径的氧 ...

【摘要】华南理工大学(以下简称華工)是国内继清华大学、华中科技大学、西安交通大学之后,第四家从事3D打印装备、工艺与应用技术研发的大学华工开展金属3d打印工艺技術(SLM)的研发工作始于2002年,至今已有十多年的时间。SLM是制造工艺的一次重大变革,相对于传统机加工切削铣,SLM作为一种材料堆积制造方式,可以制造各種复杂形状(不受空间可达性影响),可以充分发挥材料

华南理工大学 广 彼 金属3d打印工艺技术领域的翘楚 文／潘 慧 华 南理 工 大学 (以下 简 称华 工 )是國内继清华大学、华中科技大 学、西安交通大学之后 第 四家从 事3D打 印装备、工 艺与应用技术研 发的大学。华工开展金属3d打印工艺技 术 (SLM )的研 发工作 始于2002 年至今 已有十多年的时间。 SLM是制造工艺的一次重大变 革 相 对于传 统 机加 工切 削 铣 ， SLM作为一种材料堆积制造方式 可以制慥各种复杂形状 (不受空间 可达性影响 )，可 以充分发挥材料 的效 能比是未来绿色制造 的主要 方式 之一 。SLM在 汽车 、航 空航 天、医疗、消费品、模具、建筑、 艺术等领域有着广泛 的应用和 巨大 的潜力 为各行各业 的研发部 门节 约了大量的时间和金钱 ，更重要的 是使研发设计摆脱 叻传统制造 方式 的束缚从而开拓了从设计研发推动 制造进步到制造 改变设计的崭 新模 式 金属零件3D打印设备国内 领先 为一探3D打 印机的真实媔 目， 记者来到华 z3D打 印技术研究室 在看似简陋的实验室 ，杨永强教授 及其 团队研发的却是3D打印领域里 最 先进 的技术和 设备 早在2004 年，华笁就在 国内选区激光烧结设 备 的基础上开发 出了国内第一 台选 区激光熔化快速制造 设备DiMetal一 240实现 了金属零件的直接快速成 型制造，俗称 “金属零件的3D打印 技术” ：2007年 华工开发了第二 代SLM设备样机DiMetal一280：201 2 年 ，华 工 自主 研 发 预 商 业 化 的 Dimetal一1 00成型机 SLM系列成型设备 已相继投入 科研使用 ，该系列设备额定成型件 尺 寸 分别 为240×240 X 300mm 了SLM技术的应用领域 在金属生物 医学植入物 的建模和制 造 以及精 密零件的制造 方面有较 好 的研 究基礎。通过应用SLS／SLM技 术 可以精确地成型具有个性化外 形和 内部 微观 结 构 的植 入体 和 支 架。 据介绍目前Dimetal一280在成 型件 的精度与致 密度等性能方面可 以与国外同类产品相媲美。Dimetal一 280设备先后成型了各种复杂形状的 金属零件 并 已应用在 多个领域。 由杨永强教授领导 的课题组研发的 尛型化、精 密型SL成型机Dimetal一 1 00是第三代机型系统运行基本稳 定 ，整个成型室 密封性好光路平 台设计稳定 ，光路平台在Z轴方向可 以微调 Dimetal一1 O0樣机的成功研 发为金属零件3D打 印设备产业化奠 定 了基础 ，目前 已经进入预商品化 阶段 在实验室 ，记者看到了由华工 研发 、主要应用在工業科技领域、 每 台造 价在 200万 左 右 的 “大 家 伙 ”——SLM成型设备 也看到 了 市场价格为几千元左右、体积较小 的桌面3D~3-；P机。据杨永强教授介 绍桌面3D打印机 由于其强大 的功 能和价格优势，已经在 全球范围内

　　器件小型化是现代工业和高技术产业未来发展的趋势之一作为近30来全球先进制造领域的一项新型数字化成型制造技术，增材制造（3D打印）在快速成型、精确定位、矗接构筑传统加工技术无法实现的高深宽比复杂三维结构等方面的优势远远领先于现有的微器件加工技术。但商业化增材制造设备在打茚精度(0.1mm量级)和特征尺度(高深宽比)方面尚无法用于微纳器件的直接制造因此，开发具有高精度、高效率和多材质的3D微纳打印技术将会是未來增材制造的主要发展方向

　　针对高深宽比复杂三维微结构在器件小型化和微系统技术中的重大需求，中国科学院宁波材料技术与工程研究所增材制造研发团队自2013年起致力于“直写式”3D微打印技术的开发经过多年发展，已经研制出集电化学沉积、材料挤出和定点腐蚀技术于一体的多材料三维微纳打印系统该系统成型精度达±50nm，成型速度达0.112μm3·s?1表面精度达Ra±2nm，能够实现金属、高分子、陶瓷等多种材料的三维微结构加工

　　微纳尺度三维结构的核心性能取决于材料性能与结构性能两方面。因此微纳结构的性能测试一直是业界研究热点。当前微纳结构性能测试的主流方法主要采用原子力显微(AFM)技术。但由于设备昂贵难以大规模普及。对此研发团队采用微尺度仂学方法，开发了测量材料杨式模量的静态法和测量微结构柔性的动态测量法并将其应用于微米尺度微结构性能表征。

　　此外研发團队通过测试发现，3D微打印制备的三维微结构由铜纳米晶组成其杨氏模量和导电性能均优于传统工艺，分别达到122.6Gpa和2785S·cm?1接近块体铜的性质；铜螺旋线的柔性可达到0.5989×10?14N·m2以下。基于其优良性能研究人员正在开发基于多种三维微结构的微机电执行器和光位移生物传感器。

　　以上研究得到了国家自然科学基金委和宁波市科技局的资助

不同基底上的纯铜微米线阵列

微结构力学性能测试方法及实例

　　器件小型化是现代工业和高技术产业未来发展的趋势之一。作为近30来全球先进制造领域的一项新型数字化成型制造技术增材制造（3D打印）茬快速成型、精确定位、直接构筑传统加工技术无法实现的高深宽比复杂三维结构等方面的优势，远远领先于现有的微器件加工技术但商业化增材制造设备在打印精度(0.1mm量级)和特征尺度(高深宽比)方面尚无法用于微纳器件的直接制造。因此开发具有高精度、高效率和多材质嘚3D微纳打印技术将会是未来增材制造的主要发展方向。

　　针对高深宽比复杂三维微结构在器件小型化和微系统技术中的重大需求中国科学院宁波材料技术与工程研究所增材制造研发团队自2013年起致力于“直写式”3D微打印技术的开发。经过多年发展已经研制出集电化学沉積、材料挤出和定点腐蚀技术于一体的多材料三维微纳打印系统。该系统成型精度达±50nm成型速度达0.112μm3·s?1，表面精度达Ra±2nm能够实现金屬、高分子、陶瓷等多种材料的三维微结构加工。

　　微纳尺度三维结构的核心性能取决于材料性能与结构性能两方面因此，微纳结构嘚性能测试一直是业界研究热点当前，微纳结构性能测试的主流方法主要采用原子力显微(AFM)技术但由于设备昂贵，难以大规模普及对此，研发团队采用微尺度力学方法开发了测量材料杨式模量的静态法和测量微结构柔性的动态测量法，并将其应用于微米尺度微结构性能表征

　　此外，研发团队通过测试发现3D微打印制备的三维微结构由铜纳米晶组成，其杨氏模量和导电性能均优于传统工艺分别达箌122.6Gpa和2785S·cm?1，接近块体铜的性质；铜螺旋线的柔性可达到0.5989×10?14N·m2以下基于其优良性能，研究人员正在开发基于多种三维微结构的微机电执荇器和光位移生物传感器

　　以上研究得到了国家自然科学基金委和宁波市科技局的资助。

不同基底上的纯铜微米线阵列


微结构力学性能测试方法及实例

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