儀商訊：近日，麥姆斯研究人員第一次使用單步激光方法制造出了微型精密銀、柔性硅混合微結構。該創(chuàng)新的激光加工技術可以在將來使智慧工廠使用一條生產(chǎn)線批量生產(chǎn)結合軟性材料的定制器件，例如結合具有葡萄糖傳感功能硬質(zhì)材料的工程組織。這種金屬-硅混合微結構中的金屬成份可以使其具有導電性，而彈性硅樹脂則可以使微結構具有彈性。這種獨特的綜合性能使得該結構對機械力敏感，可用于制造新型的光電器件。

“這類微結構或可用于測量非常小的運動或變化，例如昆蟲體內(nèi)的輕微運動或人體面部肌肉產(chǎn)生的細微表情，”來自日本慶應義塾大學（Keio University）的研究小組的負責人Mitsuhiro Terakawa表示，“這些信息可幫助計算機完美的模擬這些細微的運動?！睋?jù)光學學會（OSA）的“光學材料快報”（Optical Materials Express）雜志詳細介紹，研究人員制造出了一種由被稱為聚二甲基硅氧烷（PDMS）的硅樹脂包覆的銀線結構。

研究人員使用PDMS是因為它具有柔性和生物相容性，這意味著用于人體或體內(nèi)更安全。研究人員采用極短的、持續(xù)時間僅為飛秒的激光脈沖照射PDMS和銀離子的混合物，來制造這種寬度僅為25微米的微結構。在一飛秒的時間內(nèi)，光傳播的距離僅為300納米，僅比最小的細菌略大一些。“我們相信我們是第一個使用飛秒激光脈沖來制造含有PDMS的混合材料的研究小組；PDMS的柔性非常有用，”Terakawa表示，“這代表了使用單一的精密激光加工技術，制造結合硬質(zhì)和軟質(zhì)材料的生物相容性器件的研究，又向前邁進了一步。

兩步激光工藝合二為一

”兩步激光工藝合二為一制造上述混合微結構的一步制造方法，是將被稱為光聚合和光還原的光化學反應結合起來一步完成，二者都是使用飛秒激光脈沖誘發(fā)的。光聚合反應利用光來硬化聚合物；光還原反應利用光將金屬離子還原形成微結構和納米結構。該制造技術是由Terakawa的研究小組（該研究組正在研究使用軟質(zhì)材料的雙光子光還原）和德國研究組織——漢諾威激光中心的研究小組（該研究組一直在推進PDMS的單光子光聚合）共同合作研發(fā)的。

研究人員利用522nm波長的飛秒激光照射PDMS-銀混合物獲得了線微結構。他們還認真選擇了與PDMS結合良好的銀離子。研究人員發(fā)現(xiàn)，僅一次激光掃描形成的線結構，展現(xiàn)出了金屬的導電性和聚合物的彈性，額外的激光掃描可以產(chǎn)生更厚和更均勻的結構。他們還通過在微結構上施加氣流產(chǎn)生3千帕的壓力，來展示線狀微結構對機械力的響應。研究人員表示，除了制造線結構外，該方法還可用于制造微小的3D金屬-硅結構。下一步，他們計劃研究所制造的線結構是否可隨時間保持其結構和性能?！拔覀兊墓ぷ鞅砻?，同時誘導光還原和光聚合的一步制造工藝，有希望用于制造兼?zhèn)淙嵝院蛯щ娦缘奈⒔Y構，”Terakawa表示，“這向我們開發(fā)智能工廠，在一條生產(chǎn)線上制造許多生物相容性器件（無論原材料是軟質(zhì)材料還是硬質(zhì)材料）的長期目標，又邁進了一大步。