Ny teknik för 3D-tillverkning av mikrosystem i flera material
Forskare vid KTH har utvecklat en ny metod för att bygga mycket små, avancerade tredimensionella strukturer i en rad olika material – inte bara plast. Metoden kan bana väg för nya typer av miniatyriserade komponenter inom bland annat medicin, miljöövervakning, avancerade material och optiska teknologier.
Studien har genomförts av ett internationellt forskarlag. Vid KTH leddes arbetet av postdoc Wenhai Lei och professor Shervin Bagheri .
I studien, som publicerats i Nature, använde forskarna en mycket snabb laser för att skapa värme i en exakt definierad punkt i en vätska.
Genom att styra värme och ljus kunde forskarna skapa ett vätskeflöde och kontrollera rörelsen hos nanopartiklar med olika former och sammansättningar, bland annat metaller, metalloxider, kolbaserade nanomaterial och kvantprickar. På så sätt kunde materialen snabbt och med hög precision sättas samman till komplexa tredimensionella strukturer.
För att visa teknikens möjligheter har forskarna bland annat skapat mikroskopiska ventiler som kan sortera partiklar efter storlek. De har också byggt mycket små robotar av flera olika material, som kan röra sig på olika sätt beroende på vilken extern styrning som används.
Vilka nya möjligheter öppnar den här tekniken?
– Den gör det möjligt att använda ljusdrivet vätskeflöde som ett tillverkningsverktyg. Vi kan nu snabbt bygga verkligt tredimensionella mikrostrukturer av många olika funktionella material. Det öppnar nya möjligheter för avancerade mikrosystem inom områden som mikrofluidik, fotonik och mikrorobotik, säger Shervin Bagheri.
– Det mest överraskande i resultaten är hur exakt vätskeflöden kan kontrolleras i mikroskala. Genom att finjustera termiska och hydrodynamiska krafter kan vi växla mellan att sprida och att samla nanopartiklar. Det visar att själva fluidmekaniken kan bli en kraftfull och universell princip för tillverkning.