rivian|多材料、多光子3D激光微纳米打印( 二 ) rivian

来自多种光刻胶的多种材料特性
不同光刻胶的连续3D打印似乎是制造多材料3D结构的一种简单直接的方法：在曝光和显影第一个光刻胶后，引入第二个光刻胶并曝光、显影等。该过程如图 1a 所示。在这里，定位精度是最重要的。然而，有几个基本限制适用。例如，在 3D 打印致密金属或含金属部件后，建筑不再对光透明。此外，它散射入射光。这两个方面都使随后的受控多光子曝光变得困难。即使所有以前的 3D 打印组件都是光学透明的，也必须小心谨慎。例如，如果不同的组件具有不同的折射率，则由此产生的激光焦点容易出现光学像差，导致位置失真以及随后 3D 打印体素的大小。这些像差的强度取决于折射率对比度和光必须通过焦点的厚度。原则上，类似于光学显微镜，这些光学相位像差可以通过使用空间相位调制器进行预补偿。这将需要了解空间折射率分布或补偿算法，而没有此类知识。然而，到目前为止，此类校正尚未应用于多材料多光子 3D 激光打印的背景下。此外，最终 3D 结构的完整性需要不同打印材料之间的良好附着力。虽然这在使用聚合光刻胶时通常不是问题，因为预印结构表面存在非反应性基团，这允许在下一步印刷步骤中形成共价键，但将具有非常不同特性的材料组合起来可能具有挑战性和自然，例如金属和聚合物或有机和无机材料。

▲图1. 使用多光子 3D 激光打印制造 3D 多材料微架构的方法。 a. 顺序人工处理。在第一个光刻胶的曝光和显影周期之后，手动滴铸第二个光刻胶、曝光、显影等。随着所涉及的不同光刻胶数量的增加，这种方法变得乏味且越来越不可重复。 b. 基于调色板的方法。 c. 微流体室方法。在此，所有光刻胶和显影剂均通过微流控室输送到打印区域。

▲图2. 用于生物研究和应用的多材料 3D 微架构。具有纤连蛋白包被的细胞粘附点（红色）、细胞排斥部分（灰色）和在其中生长的细胞（绿色）的双组分支架的俯视光学荧光图像。 b、c. 分别是相关 3D 支架结构的电子显微照片和光学荧光图像。 d 用于细胞迁移和粘附增强的多蛋白微结构。 e. 具有 3D 空间定义蛋白质环境的多组分 3D 微支架。 f. 包含由两种不同细胞外基质蛋白和一种细胞排斥聚合物功能化的表面的 3D 支架。 g-i. 3D 刺激响应多材料支架，用作细胞的微拉伸台（绿色），特别是附着在方案 g 中的红色区域。 g 中间的黄色主客体水凝胶可重复地膨胀，从而弯曲弹性聚合物薄片。

图3. 用于光学和光子学应用的多材料 3D 微架构
本文为江苏省激光产业技术创新战略联盟原创作品，如需转载请标明来源，谢谢合作支持！原文以\"Multi-material multi-photon 3D laser micro- and nanoprinting\"发表在Light: Advanced Manufacturing(2021)上。