微纳金属探针温度计3D打印技术应用:AFM探针

随着现代工业和高技术产业快速發展器件小型化成为未来的发展趋势。增材制造(3D打印)作为近三十年来全球先进制造领域的一项新型数字化成型制造技术在快速成型、精确定位、直接构筑传统加工技术无法实现的高深宽比复杂三维结构,远优于现有微器件加工技术但商业化增材制造设备在打印精喥(在0.1mm量级)和特征尺度(如高深宽比)方面尚无法用于微纳器件的直接制造。因此开发具有高精度、高效率和多材质的3D微纳打印技术是未来增材制造的主要发展趋势。

针对高深宽比复杂三维微结构在器件小型化和微系统技术中的的重大需求宁波材料所增材制造研发团队自2013年起致力于“直写式”3D微打印技术开发。经过多年发展已经研制出集电化学沉积、材料挤出和定点腐蚀技术于一体的多材料三维微纳打印系統。该系统成型精度达到±50nm成型速度达到0.112μm3·s?1表面精度达到Ra±2nm。利用本系统能实现金属探针温度计、高分子、陶瓷等多种材料的三維微结构加工

微纳尺度三维结构的核心性能取决于材料性能与结构性能两方面,对其在微纳器件中的应用至关重要因此,微纳结构的性能测试一直是业界研究热点主流的测试方法主要采用原子力显微(AFM)技术,设备昂贵难以大规模普及。针对这个问题研究人员采用微呎度力学方法,开发了测量材料杨式模量的静态法和测量微结构柔性的动态测量法并将其应用于微米尺度微结构性能表征。

图2. 微结构力學性能测试方法及实例

研究人员通过测试发现3D微打印制备的三维微结构由铜纳米晶组成,其杨氏模量和导电性能均优于传统工艺分别達到122.6Gpa和2785S·cm?1接近块体铜的性质;铜螺旋线的柔性可达到0.5989 × 10?14N·m2以下基于其优良性能,研究人员正在开发基于多种三维微结构的微机电執行器和光位移生物传感器

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CERES微纳金属探针温度计3D打印系统

CERES微納金属探针温度计3D打印系统是利用中空AFM探针配合微流控制技术在准原子力显微镜平台上将带有金属探针温度计离子的液体分配到针尖附近再利用电化学方法将金属探针温度计离子还原成金属探针温度计像素体,通过位移台和针尖在空间方向的移动获得目标3D结构我们称之為μAM(Additive Manufacturing)技术(源自于FluidFM技术)。

CERES微纳金属探针温度计3D打印系统

直接打印亚微米3D金属探针温度计结构

可在现有结构上精确打印3D结构

电化学沉积金属探針温度计和合金材料

打印90°悬臂结构无需支撑结构

飞升/秒剂量精度多种液体

室温打印高纯度金属探针温度计无须后处理

直接打印复杂3D金屬探针温度计结构,结构精度可达亚微米级

通过精确控制剂量和扫描速度获得复杂纳米尺度结构

可将超精细结构直接打印在目标区域达箌对材料表面修饰的目的

可打印Cu、Ag、Cu、Pt。另有30多种金属探针温度计材料备选

除了3D打印功能外这套系统还可以帮助我们实现纳米光刻、在巳有结构上打印其他结构、表面修饰、飞升量级溶液局部分配、纳米颗粒(<200nm)表面分散、实现电接枝技术等……

两年来,我们利用CERES(微納金属探针温度计3D打印系统)为前沿科技领域提供了新的解决方案 --- 基础物理研究、微纳米加工、 MEMS、仿生、表面等离子激元、微纳结构机械性能研究、太赫兹芯片、微电路修复、微散热结构、生物学、微米高频天线、微针……

如果您有好的应用但却受现有的加工技术局限,歡迎您与我们沟通讨论!

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