基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的3D打印技術

據(jù)南極熊了解，近日，來自俄羅斯科學院“晶體與光子學研究中心”的研究人員通過向光敏聚合物中添加上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料（Upconversion luminescent nanomaterials），基于改進的雙光子光刻的3D打印技術（原理如圖1所示），實現(xiàn)了高效、高分辨率的打印，有望在生物標記，藥物輸送及電子元件制造領域得到應用。

圖 1  設備原理圖

與大多數(shù)激光3D打印技術不同，雙光子光刻打印技術的分辨率受3D打印機激光點的尺寸限制較小，具有很高的精度。但由于光源儀器（飛秒激光器）昂貴，逐點固化工藝耗時等缺點難以同時兼顧精度和速度。

圖 2  上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料示意圖（左）和SEM圖像（右）

為了保留雙光子聚合工藝高精度的優(yōu)勢并解決打印耗時的問題，俄羅斯科學家想到了向光敏樹脂混合物中添加上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的方法。這種材料在接受近紅外光照射時，又可以發(fā)出紫外光，每一個聚合單體都為周圍的單體提供能量（如圖2所示）。這樣使用低功率的光源就能加快聚合速度，還能在不同單體之間形成更復雜的連接方式；同時由于較小的光源吸收率和較少的散射，加大了光在材料中的穿透深度。該過程的成功在于利用相對低強度的近紅外光源讓高分辨率的光固化過程發(fā)生在樹脂槽深處，這使該技術具有在生物組織內(nèi)進行3D打印的潛力。

圖 3  3D打印空心管結構俯視圖

研究人員將利用這項3D打印技術，繼續(xù)探索液態(tài)光敏聚合物在特定的深度更高精度的成型，希望與藥物控釋結合起來，成為新的治療方式。

來源：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室