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(Noticias de Nanowerk) La fabricación aditiva (FA) que utiliza litografía de polimerización de dos fotones (TPP) se utiliza cada vez más en la industria y la investigación. Actualmente, una limitación importante de TPP en general y del material IP-Q en particular es el acceso limitado de los usuarios al conocimiento de las propiedades del material. Las propiedades elásticas en particular dependen no solo del material utilizado, sino también del tamaño de la estructura, el proceso y los parámetros de producción.
Por ejemplo, recientemente en la investigación publicada Revista de microsistemas ópticos («Caracterización de estructuras de litografía de polimerización de dos fotones mediante espectroscopia Raman y nanoindentación») no se informaron valores para el grado de conversión (DC) y el módulo de Young (E) para IP-Q.
En particular, las propiedades elásticas dependen del proceso, además del material utilizado, del tamaño de la estructura, los parámetros del proceso y la estrategia de deslizamiento. Un enfoque común utiliza una combinación de espectroscopia Raman y nanoindentación para caracterizar la CC de monómero a polímero, medible mediante espectroscopia Raman, que luego puede relacionarse con el comportamiento mecánico del material, medible mediante nanoindentación.
![Imagen SEM de un barrido de parámetros cuboides con 10 x 10 elementos](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=61266.php/id61266_1.jpg)
La investigación en curso sobre metarrejillas acústicas y metamateriales fabricados en MEMS se beneficiaría de parámetros elásticos optimizados para proporcionar capacidad de ajuste del comportamiento acústico, ya que afectan directamente a la impedancia acústica característica.
AM incluye procesos que se pueden utilizar para crear objetos tridimensionales a partir de un dibujo técnico. Los datos se envían a un sistema AM, que luego realiza la fabricación. AM sobre TPP se basa en el curado selectivo de un precursor líquido para crear estructuras sólidas en una gota de monómero. El líquido restante luego se elimina.
Las aplicaciones TPP conocidas son estructuras ópticas submicrónicas, en las que normalmente se utiliza la fotorresistencia IP-Dip (Nanoscribe GmbH, Alemania). El fotorresistente IP-Q más nuevo fue desarrollado por el mismo fabricante para aplicaciones más grandes, p. B. Soportes, formas y metamateriales estructurales. Se generaron estructuras patrón de cada uno de los dos fotoprotectores en ejecuciones de parámetros. Esto permite la comparación de los parámetros del proceso con los valores característicos resultantes. Se utilizó espectroscopia Raman, un método de análisis sin contacto para la caracterización de materiales en el que se dispersa luz monocromática sobre el material.
Además de la longitud de onda radiada, la reflexión también incluye la dispersión Raman. Los picos característicos del espectro de dispersión Raman se pueden utilizar para identificar sustancias químicas. En este trabajo se utilizó para determinar la proporción de monómero a polímero, o DC, en las muestras de TPP.
Se utilizaron indentaciones micro y nano para probar las propiedades mecánicas de las muestras. Se presiona una punta dura, cuyas propiedades mecánicas se conocen, en la muestra, cuyas propiedades se desconocen. Los valores E se calcularon a partir de la pendiente de la curva de tensión-desplazamiento.
Finalmente, se examinaron barridos de parámetros de estructuras de muestras cuboides fabricadas con TPP en los parámetros de potencia láser y velocidad de escaneo para encontrar propiedades dependientes. Los fotoprotectores utilizados se probaron con espectroscopía Raman para encontrar la TLC de monómero a polímero y luego se usó micro o nano indentación para identificar E.
Para IP-Dip, la DC y E alcanzadas oscilaron entre 20 y 45 % y entre 1 y 2,1 GPa, respectivamente. Los resultados se compararon con los informes de la literatura. Para IP-Q, la DC y E alcanzadas oscilaron entre 53 y 80 % y entre 0,5 y 1,3 GPa, respectivamente. Las propiedades caracterizadas de IP-Q se manifiestan como el estado actual del conocimiento del material.
“De esta manera, ofrecer un enfoque para optimizar los parámetros elásticos de las estructuras fabricadas con TPP será beneficioso para varios temas de investigación en curso. Una aplicación prometedora de este método es la caracterización de los parámetros elásticos de los metamateriales y metarretadores acústicos fabricados en MEMS. Estos dispositivos se pueden usar de manera beneficiosa en las áreas de ciencias de la vida, movilidad e industria”, dijo Severin Schweiger del Instituto Fraunhofer de Microsistemas Fotónicos y la Universidad Técnica de Brandenburgo en Alemania.
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