普渡大学工程学院的研究人员在 3D 增材纳米打印方面取得了重大突破。该团队由机械工程学教授 Liang Pan 领导，开发出一种正在申请专利的单光子 3D 纳米打印技术，该技术可以比传统方法更快地创建高分辨率纳米结构，而且成本要低得多。这项创新将通过更高效、更经济地生产复杂结构来改变依赖纳米技术的行业。
普渡大学研究团队的 Liang Pan 开发出一种 3D 打印创新技术，与传统的激光打印方法相比，该技术能够更快、更经济高效地生产高分辨率 3D 纳米结构。（图片来源：普渡大学 Jared Pike）
纳米打印技术的飞跃
传统的基于激光的 3D 纳米打印技术，例如飞秒激光双光子聚合，长期以来一直用于制造复杂的纳米结构。然而，这种技术有几个缺点——它价格昂贵、速度慢，需要高功率激光器，限制了其在制造中的商业可行性。普渡大学的新技术通过消除对昂贵的飞秒激光器和单点扫描过程的需求，克服了这些障碍。
“该技术使用较便宜的光源，例如简单的激光笔，可将工具成本降低 10 到 100 倍，”潘解释说。“每条光束的写入速度呈指数级增长，我们可以进一步扩展到使用数十甚至数百条光束进行并行扫描。”
这种单光子方法在不影响分辨率的情况下显著提高了吞吐量，从而改变了从纳米技术研究和制造到医疗保健等各个行业的游戏规则。
单光子3D纳米打印的优势
潘教授团队开发的技术与传统方法相比具有多项优势。它不仅提高了生产速度，还保持了高分辨率输出，使用低成本二极管激光器实现了小至 120 纳米的结构。此外，研究人员还通过使用激光束阵列演示了并行纳米打印，为更大规模的生产铺平了道路。
通过消除对高功率激光器和复杂且耗时的过程的需求，普渡大学的单光子方法可以使 3D 纳米打印在工业和研究应用中更加容易获得且更具成本效益。
应用及未来发展
普渡大学的 3D 纳米打印技术具有广泛的潜在应用，包括纳米光刻、零刚度微结构和热界面结构。这些应用对于电子、先进制造和医疗设备等领域至关重要。
展望未来，潘教授的团队将致力于进一步完善该技术，以提高扫描吞吐量并进一步降低工具成本。他们已经获得了美国国家科学基金会的两项资助，以支持他们正在进行的研究和开发工作。
普渡大学创新技术商业化办公室正在积极寻找行业合作伙伴来帮助开发和商业化该技术。有兴趣的人可以联系业务开发和许可经理 Parag Vasekar，了解有关如何参与的更多信息。
普渡大学对创新的承诺
这项创新工作是普渡大学引领技术进步的更广泛使命的一部分。普渡大学创新技术商业化办公室在将这些前瞻性发展推向市场方面发挥着至关重要的作用，为该大学在 2024 财年获得 290 项美国和国际专利做出了贡献。
随着 3D 纳米打印技术的最新进展，普渡大学继续扩大增材制造的可能性，提供有可能重塑依赖纳米技术的行业的解决方案。
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