德国双光子聚合3D打印3D微纳加工

来自德国亚琛工业大学以及莱布尼兹材料研究所科学家们使用Nanoscribe的3D双光子无掩模光刻系统以一种全新的方式制作带有嵌入式3D微流控器件的2D微型通道，该器件的非常重要部件是模拟蜘蛛喷丝头的复杂喷嘴设计。科学家们运用Nanoscribe的双光子聚合技术（2PP）打印微型通道的聚合物母版，并结合软光刻技术做后续复制工作。随后，在密闭的微流道中通过芯片内3D微纳加工技术直接制作复杂结构喷丝头。这种集成复杂3D结构于传统平面微流控芯片的全新方式为微纳加工制造打开了新的大门。布鲁塞尔自由大学的光子学研究小组（B-PHOT）的科学家们正在通过使用Nanoscribe双光子聚合技术（2PP）将光波导漏斗3D打印到光纤末端上来攻克将具有不同模场几何形状的两个元件之间的光束进行高效和稳健耦合这个难题。这些锥形光束漏斗可调整SMF的模式场，以匹配光子芯片上光波导模式场。Nanoscribe的2PP技术将可调整模场的锥形体作为阶跃折射率光波导光束。长远来看，3D打印会颠覆传统制造，实现服务的规模化，属于产业颠覆。德国双光子聚合3D打印3D微纳加工

QuantumXshape在3D微纳加工领域非常出色的精度，比肩于Nanoscribe公司在表面结构应用上突破性的双光子灰度光刻(2GL®)。全新的QuantumXshape的高精度有赖于其高能力的体素调制比和超精细处理网格，从而实现亚体素的尺寸控制。此外，受益于双光子灰度光刻对体素的微调，该系统在表面微结构的制作上可达到超光滑，同时保持高精度的形状控制。QuantumXshape不只是应用于生物医学、微光学、MEMS、微流道、表面工程学及其他很多领域中器件的快速原型制作的理想工具，同时也成为基于晶圆的小结构单元的批量生产的简易工具。通过系统集成触控屏控制打印文件来很大程度提高实用性。通过系统自带的nanoConnectX软件来进行打印文件的远程监控及多用户的使用配置，实现推动工业标准化及基于晶圆批量效率生产。湖南TPP3D打印无掩膜激光直写Nanoscribe的激光光刻系统用于3D打印世界上排名头一位小的强度超高的3D晶格结构。

科学家们基于Nanoscribe的双光子聚合技术(2PP)，发明了GRIN光学微纳制造工艺。这种新的制造技术实现了简单一步操作即可同时控制几何形状和折射率来打印自由曲面光学元件。凭借这种全新的制造工艺，科学家们完成了令人印象深刻的展示制作，打印了世界上特别小的可聚焦可见光的龙勃透镜（15µm直径）。相似于人类眼睛晶状体的梯度，这种球面晶状体的折射率向中心逐渐增加，使其具有独特的聚光特性。Nanoscribe的PhotonicProfessional打印系统可用于将不同折射率的龙勃透镜和其他自由形状的光学组件打印于微孔支架材料上（例如孔状硅材及二氧化硅）。突出特点是不再像常规的双光子聚合（2PP）那样在基体表面进行直写，而是在孔型支架内。通过调整直写激光的曝光参数可以改变微孔支架内材料的聚合量，从而影响打印材料的有效折射率。采用全新SCRIBE技术（通过激光束曝光控制的亚表面折射率）可以在保证亚微米级别的空间分辨率同时，对折射率的调节范围甚至超过0.3。

Nanoscribe的QuantumX形状与其他一些利用2PP技术的打印机竞争，例如UpNano的NanoOne高分辨率微增材制造(μAM)解决方案；LithoProf3D，一种由另一家德国公司MultiphotonOptics制造的先进微型激光光刻3D打印机，以及Microlight3D基于2PP的交钥匙3D打印机Altraspin。作为市场上的新选择之一，QuantumXshape承诺采用“非常先进的微加工工艺”，可实现高精度增材制造，在其中可以比较好平衡精度和速度，以实现特别高水平的生产力和质量。Nanoscribe认为该打印机能够产生“非常出色的输出”，该打印机依赖于基于移动镜技术的振镜(Galvo)系统和基于坚固花岗岩的平台上的智能电子系统控制单元，并结合了行业-级脉冲飞秒激光器。QuantumXshape可以使用Nanoscribe专有的聚合物和二氧化硅材料打印3D微型部件，并且对第三方或定制材料开放。此外，它可以通过设备的集成触摸屏和远程访问软件nanoConnectX进行控制，允许远程控制连接打印机的打印作业，将实验室的准备时间减少到限度低值，并在共享系统时简化团队协作。3D打印技术，种类繁多复杂，如果需要了解更多请咨询纳糯三维科技（上海）有限公司。

Nanoscribe称，QuantumX是世界上首套基于双光子灰度光刻技术（two-photongrayscalelithography，2GL）的工业系统，目前该技术正在申请专利。2GL将灰度光刻技术与Nanoscribe的双光子聚合技术相结合，可生产折射和衍射微光学以及聚合物母版的原型。该系统配备三个用于实时过程控制的摄像头和一个树脂分配器。为了简化硬件配置之间的转换，物镜和样品夹持器识别会自动运行。多层衍射光学元件（diffractiveopticalelement，DOE）可以通过在扫描平面内调制激光功率来完成，从而减少多层微制造所需的打印时间。Nanoscribe表示，折射微光学也受益于2GL工艺的加工能力，可制作单个光学元件、填充因子高达100%的阵列，以及可以在直接和无掩模工艺中实现各种形状，如球面和非球面透镜。QuantumX的软件能实时控制和监控打印作业，并通过交互式触摸屏控制面板进行操作。为了更好地管理和安排用户的项目，打印队列支持连续执行一系列打印作业。Nanoscribe于2018年推出了用于微加工和无掩模光刻的Photonic Professional GT2 3D打印机。北京双光子聚合3D打印微纳光刻

3D打印实际是对传统制造的补充。德国双光子聚合3D打印3D微纳加工

Nanoscribe的PhotonicProfessionalGT2双光子无掩模光刻系统的设计多功能性配合打印材料的多方面选择性，可以实现微机械元件的制作，例如用光敏聚合物，纳米颗粒复合物，或水凝胶打印的远程操控可移动微型机器人，并可以选择添加金属涂层。此外，微纳米器件也可以直接打印在不同的基材上，甚至可以直接打印于微机电系统（MEMS）。PhotonicProfessionalGT2系统可以实现精度上限的3D打印，突破了微纳米制造的限制。该打印系统的易用性和灵活性的特点配以特别广的打印材料选择使其成为理想的实验研究仪器和多用户设施。德国双光子聚合3D打印3D微纳加工

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