一种纳米级不同材料的三维打印方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米级不同材料的三维打印方法，属于三维打印领域，目前的三维打印技术，在纳米级尺度很难实现打印，双光子打印技术打印的材料有限进行金属材料的打印等还存在很大的技术瓶颈。本发明专利技术通过选择满足自限制生长的液态光敏材料借助类似分子层沉积的方式再基板上进行生长，再通过激光照射进行每个分子层的绘图工作，最后在绘图完成后通过原子层沉积技术生长一个原子层的材料，循环往复上述步骤，打印出纳米级不同材料的三维物体。这种纳米级不同材料的三维打印方法，可以打印出纳米尺度的三维结构；可以使不同材料进行纳米级三维打印实现其功能性。米级三维打印实现其功能性。米级三维打印实现其功能性。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米级不同材料的三维打印方法


[0001]本专利技术属于三维打印领域，涉及一种纳米级不同材料的三维打印方法。

技术介绍

[0002]光固化三维打印技术(Stereo lithography Apparatus简称SLA)工作原理是使用特定波长与强度的激光来聚合(分子融合)或固化液态光刻胶，也就是我们常说的光敏材料，通过控制激光的运动，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体。
[0003]原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition简称ALD)是一种前驱体气体和反应气体速率可控的交替进入基底，在其表面发生物理和化学吸附或表面饱和反应，将物质以单原子膜的形式一层一层沉积在基底表面的技术。
[0004]分子层沉积技术(Molecular Layer Deposition简称MLD)是一种高级的有机聚合物薄膜与有机无机杂化膜制备技术，可以实现每个循环沉积一个分子层，精确控制厚度。其原理为通过将两种反应气体(或者蒸气)以气体脉冲形式交替地引入反应腔，依靠留在基底表面的吸附分子(如羟基或氨基)进行反应而生成薄膜。由于每次参与反应的反应物局限于化学吸附于基底表面的分子，这使得 MLD具有自限制生长特征。
[0005]目前的三维打印技术，在纳米级尺度很难实现打印，双光子打印技术打印的材料有限进行金属材料的打印等还存在很大的技术瓶颈。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对纳米尺度不同材料进行三维打印，提出了一种纳米级不同材料的三维打印方法。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种纳米级不同材料的三维打印方法，包括以下步骤：
[0009]1.首先进行准备工作。选择一种满足自限制生长的液态光敏材料，这种液态光敏材料的特点为易于挥发且粘稠度不高，在一定合适的温度下可以变成稳定的蒸气，可以与基板发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应，当光固化后这种固态光敏材料可以继续与这种液态光敏材料的蒸气发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应，未被光固化吸附在基板上的液态分子层光敏材料无法和蒸气发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应。将不同的材料源瓶和惰性气体瓶分别连接不同的气流管道通往打印室的进气孔，打印室的出气孔接另一段气流管道，气流管道后接过滤器，而后接干泵，和冷水机，空气压缩机。
[0010]2.打开干泵，冷水机，空气压缩机，使打印室抽真空，加热保温打印室的温度为光敏材料由气态变成液态的相变温度附近以下的温度。
[0011]3.打开装有液态光敏材料的源瓶，持续加热使液体变成蒸气，蒸气沿着气流管道进入打印室，蒸气和基板发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应，关闭源瓶。
[0012]4.打开惰性气体瓶，惰性气体沿着气流管道进入打印室，吹扫蒸气，干泵将未和基板吸附或反应的蒸气和惰性气体吸往出气口，通过气流通道到过滤器，蒸气被吸附到过滤器上，惰性气体经干泵，空气压缩机排除。
[0013]5.在基板上已经存在分子层级厚度的光敏材料，这时通过控制基板上方激光的运动，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成第一个分子层的绘图作业。
[0014]6.打开装有液态光敏材料的源瓶，持续加热使液体变成蒸气，蒸气沿着气流管道进入打印室，蒸气和被光固化的固态光敏材料发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应，关闭源瓶。(未被光固化吸附在基板上的光敏材料无法和蒸气发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应)
[0015]7.重复步骤4。
[0016]8.通过控制基板上方激光的运动，按照第一个分子层的绘图进行作业，从而得到光固化后的分子线即突出的第一层的绘图作业。
[0017]9.重复步骤6。
[0018]10.重复步骤4。
[0019]11.在突出的光固化后的分子线两侧及上方吸附液态光敏材料，根据要打印的三维图形决定固化液态光敏材料的方向通过控制基板上方激光的运动进行光固化。
[0020]12.按照原子层沉积的方式通入其它的材料源反应源和惰性气体，包覆打印过程中的固态分子线，即给分子线穿上原子外衣。
[0021]13.不断重复步骤9，10，11，12直到打印截至。
[0022]进一步地，步骤1中所述的打印室有进气孔和出气孔，室内放置基板，基板上方或左右前后都可放有能发射特定波长与强度的激光器；
[0023]本专利技术的优点和积极效果如下：
[0024]a)可以在纳米尺度上实现设计结构。
[0025]b)可以在生长结构的过程中掺杂不同的功能材料。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的方法流程图。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米级不同材料的三维打印方法，其步骤包括：1)首先选择一种满足自限制生长的液态光敏材料，将液体转为蒸气。2)用类似分子层沉积的方式在基板上生长一层液态光敏分子，激光固化完成一层分子的绘图工作。3)用类似分子层沉积的方式将一层液态光敏分子沉积到固化的绘图分子上，激光再次固化形成突出的固态分子线。4)用类似分子层沉积的方式在突出的固态分子线两侧及上方自限制沉积一层液态光敏分子，根据打印的需求确定接下来激光固化的方向进行液态光敏分子的固化。5)用原子层沉积技术对固态分子线包覆一层原子层级的功能材料(如金属材料)。6)不断重复步骤3)，4)，5)，直到打印结束。2.如权利要求1所述的满足自限制生长的液态光敏材料，其特征在于这种液态光敏材料的特点为易于挥发且粘稠度不高，在一定合适的温度下可以变成稳定的蒸气，可以与基板发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应，当光固化后这种固态光敏材料可以继续与这种液态光敏材料的蒸气发生物理吸附或化学吸附或表面饱和反应，未被光固化吸附在基板上的液态分子层光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉漫，
申请(专利权)人：王玉漫，
类型：发明
国别省市：