高分辨率3D打印结构。图片来源：《光学快报》杂志
科技日报记者 刘霞
美国普渡大学科学家开发出一种新型双光子聚合技术。这项技术巧妙地将两个激光器结合，借助3D打印技术，在将飞秒激光功率降低50%的情况下，打印出了复杂的高分辨率3D结构。它有助降低高分辨率3D打印工艺成本，从而进一步扩大应用范围。相关研究论文发表于最新一期《光学快报》杂志。
双光子聚合是一种先进的增材制造技术，核心在于利用飞秒激光以精确的3D方式打印出材料。尽管该技术在制造高分辨率微结构方面表现出色，但高昂的成本成为其广泛应用道路上的“拦路虎”。
鉴于此，研究团队创造性地将发射可见光的相对低成本的激光，与发射红外脉冲的飞秒激光相结合，将飞秒激光功率降低了50%。这一创新方法有效降低了单个零件的打印成本。
新方法将532纳米纳秒激光的单光子吸收与800纳米飞秒激光的双光子吸收方法相结合。为实现两种激光打印之间的最佳平衡，团队还构建了一个新的数学模型，以深入理解其中的光化学过程，并精确计算双光子和单光子激发过程的协同效应，从而确保在更低的飞秒激光功率下依然能获得理想的打印结果。
实验结果显示，对于2D结构，新方法将飞秒激光所需功率降低了80%；而对于3D结构，则降低了50%左右。
团队表示，高分辨率3D打印技术具有广阔的应用前景，包括但不限于3D电子设备的制造，生物医学领域微型机器人的开发，以及组织工程3D结构或支架的构建等。
总编辑圈点
飞秒激光3D打印，简言之是在极小的体积内发生光化学反应，从而构建精细的三维结构。这是现代增材制造领域一项非常前沿的技术，但其在打印速度和功率预算方面都有限制。现在，团队在功率降低一半的情况下打印出了高分辨率结构，跨越了成本障碍。最宝贵的是，这一新技术还能轻松融入现有的飞秒激光3D打印系统内，从而更快实现在生物医学、微型机器人、微光学器件等诸多领域的应用。
