KITはインクジェットプリンターを使用してブラッグミラーを製造し、製造プロセスを大幅に簡素化しました。

KITはインクジェットプリンターを使用してブラッグミラーを製造し、製造プロセスを大幅に簡素化しました。
出典: MEMS

誘電体ミラーはブラッグミラーとも呼ばれ、光をほぼ完全に反射できるミラーです。これにより、カメラ システム、顕微鏡、医療技術、センサー システムなど、さまざまなアプリケーションに適しています。


以前は、このようなミラーは高価な真空装置で製造する必要がありました。現在、ドイツのカールスルーエ工科大学(KIT)の研究者らは、初めてインクジェットプリンターを使用して高品質のブラッグミラーを製造した。製造プロセスは「カスタムミラーのデジタル製造への道を開く可能性がある」と彼らは言う。研究結果は「Advanced Materials」誌に掲載された。

ブラッグ反射鏡は、特定の波長の光が目的通りに反射されるようにする 2 つの光学材料の調整可能な多層構造で構成されています。最も一般的に使用されるのはクォーターミラーで、各層の厚さは波長の 4 分の 1 に相当します。

ブラッグ反射器の反射強度は、材料、材料の層数、および材料間の屈折率の差によって異なります。これまで、ブラッグミラーの製造工程では高価な真空製造装置を使用する必要がありました。 KIT の研究チームは初めて、ブラッグミラーをさまざまなキャリアに印刷することに成功し、製造プロセスを大幅に簡素化しました。

フィルムに印刷された反射板
ナノ粒子から作られたインク

「適切な 3D 印刷インクの開発と信頼性の高い多層製造プロセスの確立は大きな課題でした」と、スケーラブルなデジタル 3D 積層造形を確立するための「3D Matter Made to Order (3DMM2O)」イニシアチブの一環としてブラッグ ミラー製造プロジェクトを担当している KIT 光技術研究所の Uli Lemmer 教授は述べています。

インク組成物は適切な光学特性を持ち、溶解性でなければなりません。さらに、層の積み重ねの一貫性を確保するために、各層は可能な限り均一である必要があります。さらに、優れた光学特性、つまりブラッグミラーの高い反射率を確実に保証するためには、圧力を正確に制御し、結果を再現可能にする必要があります。

「ナノ化学の急速な発展により、ナノ粒子はより安価で多様化しています」とウリ・レマー氏は言う。「私たちのチームは、インクの光学活性成分として、二酸化チタンとポリメチルメタクリレートという2つの異なる材料の混合物を使用しました。」

「これらの材料から作られたインクを使用すると、適切な光学特性と厚さを持つ単層の材料を非常に高い精度でインクジェット印刷できます。わずか 10 層の二重層で 99% という超高反射率を達成しました」と Uli Lemmer 氏は付け加えました。

この製造プロセスは数マイクロメートルという小さな領域にも適用できるため、マイクロシステム技術やカメラシステム用の光学部品を容易に製造できます。さらに、数平方メートルのソーラーモジュールや広告ディスプレイなど、より広い面積に印刷することもできます。反射板は柔軟なプラスチックフィルムに印刷することもできます。 「完全にデジタル化された製造プロセスにより、アプリケーションに合わせて正確に調整されたミラー層を製造できます。これは、従来の製造プロセスと比較して大きな利点です」と Uli Lemmer 氏は述べています。


インクジェット印刷、ブラッグ反射鏡

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