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(jié)構(gòu)。該創(chuàng)新的激光加工技術(shù)可以在將來使智慧工廠使用一條生產(chǎn)線批量生產(chǎn)結(jié)合軟性材料的定制器件，例如結(jié)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(jié)構(gòu)中的金屬成份可以使其具有導(dǎo)電性，而彈性硅樹脂則可以使微結(jié)構(gòu)具有彈性。這種獨(dú)特的綜合性能使得該結(jié)構(gòu)對機(jī)械力敏感，可用于制造新型的光電器件。

“這類微結(jié)構(gòu)或可用于測量非常小的運(yùn)動(dòng)或變化，例如昆蟲體內(nèi)的輕微運(yùn)動(dòng)或人體面部肌肉產(chǎn)生的細(xì)微表情，”來自日本慶應(yīng)義塾大學(xué)（Keio University）的研究小組的負(fù)責(zé)人Mitsuhiro Terakawa表示，“這些信息可幫助計(jì)算機(jī)完美的模擬這些細(xì)微的運(yùn)動(dòng)。”據(jù)光學(xué)學(xué)會(huì)（OSA）的“光學(xué)材料快報(bào)”（Optical Materials Express）雜志詳細(xì)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(jié)構(gòu)。

研究人員使用PDMS是因?yàn)樗哂腥嵝院蜕锵嗳菪?，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(shí)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(jié)構(gòu)。在一飛秒的時(shí)間內(nèi)，光傳播的距離僅為300納米，僅比最小的細(xì)菌略大一些?！拔覀兿嘈盼覀兪堑谝粋€(gè)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(shù)，制造結(jié)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(jìn)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(jié)構(gòu)的一步制造方法，是將被稱為光聚合和光還原的光化學(xué)反應(yīng)結(jié)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(yīng)利用光來硬化聚合物；光還原反應(yīng)利用光將金屬離子還原形成微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)。該制造技術(shù)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(jìn)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(jié)構(gòu)。他們還認(rèn)真選擇了與PDMS結(jié)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(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出了金屬的導(dǎo)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(jié)構(gòu)。他們還通過在微結(jié)構(gòu)上施加氣流產(chǎn)生3千帕的壓力，來展示線狀微結(jié)構(gòu)對機(jī)械力的響應(yīng)。研究人員表示，除了制造線結(jié)構(gòu)外，該方法還可用于制造微小的3D金屬-硅結(jié)構(gòu)。下一步，他們計(jì)劃研究所制造的線結(jié)構(gòu)是否可隨時(shí)間保持其結(jié)構(gòu)和性能?！拔覀兊墓ぷ鞅砻鳎瑫r(shí)誘導(dǎo)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?dǎo)電性的微結(jié)構(gòu)，”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(biāo)，又邁進(jìn)了一大步。