レーザー 3D 印刷技術で純金の「マイクロ宝石」を作成

レーザー 3D 印刷技術で純金の「マイクロ宝石」を作成
オランダのトゥエンテ大学の研究者らは、レーザー装置を使って数ミクロンのスケールで金属構造物を一滴ずつ印刷できる新しい金属3D印刷技術を開発した。レーザー誘起フォワードトランスポート(LIFT)と呼ばれるこの新しい技術は、超短レーザーパルスを使用してナノメートル厚のフィルム内の金属の小さな片を溶かし、レーザー装置と組み合わせて純粋な金粒子を印刷することができる。金は多くの電子機器や通信機器に欠かせない金属であり、金属微細構造はフォトニクス、プラズマ、マイクロメカニクス、バイオメディカル技術の分野とも密接に関係しているため、この技術の研究開発は大きな価値があります。


LIFT テクノロジーの動作原理は、超短レーザー パルスがナノメートル厚のフィルムから小さな金属を溶かして溶融金属の液滴を形成するというものです。放出された液滴は「着地」するとすぐに固まり、制御可能な量で高解像度の純金粒子を形成するのに役立ちます。この技術のおかげで、研究者たちは、融点が似ている2つの金属、銅と金の微小液滴で螺旋状の微細構造を一滴ずつ構築することができ、この場合、銅は金が形成される機械的なサポート「ボックス」として機能します。

金属液滴の体積は極めて小さく(10億分の1兆分の1)、緑色レーザー光の超短パルスを金属に照射することで液滴が生成されます。この精密な液滴生成により、高さわずか数十マイクロメートル、細部は10μm未満、表面粗さは最小限(約0.3~0.7マイクロメートル)の構造を丁寧に構築することができます。さらに、足跡には金属が混ざった痕跡は見られなかったと研究者らは報告している。

構造が機械加工されると、塩化鉄による化学エッチングにより銅製ブラケットが完全に除去され、純金の自立型螺旋状複合材が残ります。この螺旋構造は、特にその張り出し部分が非常に複雑なので、このような構造を印刷で加工できることも非常に興味深いです。

LIFT 技術と化学エッチングを組み合わせることで、同じタイプの構造を作成できる可能性が示され、他の金属や金属の組み合わせに対する新しいアイデアが生まれました。研究者たちは、この技術を電子回路、マイクロメカニカルデバイス、センサー、例えばバイオメディカル用途に利用したいと考えている。これは強力な新しい金属 3D プリント技術であり、3D プリントの機能化に向けた重要な一歩となるでしょう。

出典: 3Dパイオニア

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