供稿人:王慧超，连芩 供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2021-01-01
双光子聚合3D打印技术是目前制造高分辨率微米级物体的主要方法，可制造100纳米以下特征尺寸的物体。但是现有研究中该方法制造效率较低，通常低于1-20立方毫米/小时。近日，德国勃兰登堡应用技术大学研究人员在《nature》上发布了X交叉光片照相体积光固化3D打印技术的研究，其分辨率为25微米，体积生成速率达到55立方毫米/秒，体积生成速率比现有研究高出四到五个数量级。
Xolography是一种双光技术，它使用可以光转换的光引发剂，通过相交不同波长的光束进行线性激发，从而在特定的单体体积内引发光敏树脂的局部聚合，固化是通过添加到树脂中的双色光引发剂来介导的，该光引发剂由第一波长激活，而正交布置的第二波长继续引发或抑制光聚合，通过在固定体积的光学装置同步移动树脂体积期间投影一系列图像，可以连续制作所需的物体，原理如图1所示。
图1 交叉光片照相体积3D打印原理图
为了避免树脂腔室中的体素多重曝光，其使用375 nm二极管激光器的高斯光束转换为发散激光线，称为“光片”，并且考虑到光的衍射效果，对不同体积深度进行了光束的优化，这将使打印结果具有非常高的准确性，因为投影时光学系统已调整为呈现0.021毫米见方的像素。图2 展示了X交叉光片照相体积3D打印模型的打印效果。经过测试，x和y方向的分辨率约为25微米，z方向的分辨率为50微米。
图2 X交叉光片照相体积3D打印模型（从左至右：三维模型、制造过程、成品）