A前瞻资讯官网
前瞻网
a 当前位置: 前瞻网 » 资讯 » 产经

灵感来源于飞蛾复眼!研究人员利用3D打印超材料开发出新型光学设备

分享到:
 Evelyn Zhang • 2019-04-30 20:03:42 来源:前瞻网 E2267G0

美国塔夫斯大学(Tufts University)的工程师们使用3D打印的超材料(metamaterial)来开发新型的光学设备。

0

该研究发表在Springer Nature 出版的《微系统与纳米工程》(Microsystems & Nanoengineering)期刊上,展示了利用立体光刻技术(SLA)创建超材料嵌入式几何光学(MEGOs)的方法。这些3D打印的结构能够从所选波长的任何方向吸收电磁信号。

“利用超材料整合功能的能力,对于减小光谱仪和其他光学测量设备的尺寸非常有用,因此它们可以设计用于便携式现场研究,”塔夫茨大学工程学院电气和计算机工程教授Sameer Sonkusale说。

用于光学设备的3D打印超材料

此次3D打印的超材料结合了独特的属性,如电动和声波操作、光学特性,以及压力引起的形状转换。这些材料可以在低至200纳米的分辨率下制造,这使得它们足够小以处理波长的能量,因此可用于光学和医疗设备。

根据Tuft纳米实验室的研究人员的说法,双光子聚合(TPP)和SLA等3D打印技术可以为制造更精细的超材料提供这样的打印分辨率,这些超材料可以检测和操纵包括可见光在内的电磁信号。

因此,该团队使用Formlabs Form 2 3D打印机,金属涂层和蚀刻来制作具有复杂几何形状的超材料,用于微波范围内的波长。在此基础上,他们创建了一种半球形装置,可以在选定波长的任何方向吸收电磁信号。这种设计灵感来源于飞蛾的复眼,它就是使用这种功能来检测光线的。

1

MEGO结构制造过程的示意图。在3D打印之后,结构涂覆有导电膏。

第二种方案是将溅射金属放置在器件上,然后浸没在蚀刻剂(腐蚀性化学品)中以除去衬底上的现有金属。

作为增材制造的结果,可以设想各种形状、尺寸和图案取向以产生MEGO,其以比传统制造方法改进的方式吸收、增强、反射或弯曲。

“MEGO 3D打印的全部潜力尚未实现,”塔夫斯大学工程学院Sankusale实验室研究生、该研究的主要作者Aydin Sadeqi补充道。“我们可以利用当前的技术做更多的事情,并且3D打印一定会由此衍生出巨大的潜力。”

“利用金属图案嵌入的大面积3D电介质打印技术,我们能够设计和实现具有独特功能的MEGO设备。”

研究人员认为,提高3D打印的分辨率将使MEGO设备在不久的将来进一步达到光学频率的太赫兹波长。

研究成果《超材料嵌入式几何光学(MEGO)的3D打印》(Three-dimensional printing of metamaterial embedded geometrical optics (MEGO))由Aydin Sadeqi、Hojatollah Rezaei Nejad、Rachel E. Owyeung和Sameer Sonkusale共同撰写。

2

在涂覆超材料(a)之前和之后(d)之前的结构形态。图片来自塔夫斯大学。

此方法中使用以下组件:

- 蘑菇状超材料

- 弯曲的广角超材料吸收器/反射器

- 频率选择性蛾眼半球吸收器

典型的超材料包括左手材料、光子晶体、超磁性材料、金属水等,它们时常表现出“超常”的物理特性,例如负磁导率、负介电常数、负折射率等。

如今,超材料已经成为一项非常热门且应用范围极广的前沿技术。超材料的应用领域包括光纤、医疗设备、航空航天、传感器、基础设施监控、智能太阳能管理、雷达罩、雷达天线、声学隐身技术、废热利用、太赫兹、微电子、吸波材料、全息技术等。

无论是现在还是未来,研究人员们开发出的制造方法都表明,3D打印技术有望拓展几何设计与复合材料的范围,带来具有新颖光学特性的设备。

相关深度报告 REPORTS

中国复合超硬材料项目可行性研究报告
中国复合超硬材料项目可行性研究报告

《复合超硬材料项目可行性研究报告》是前瞻产业研究院独家首创针对复合超硬材料行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告。报告主要分析了复合超硬材料行业市场环境、市...

查看详情

本文来源前瞻网,转载请注明来源。本文内容仅代表作者个人观点,本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。(若存在内容、版权或其它问题,请联系:service@qianzhan.com) 品牌合作与广告投放请联系:0755-33015062 或 hezuo@qianzhan.com

p47q0

分享:

品牌、内容合作请点这里:寻求合作 ››

前瞻经济学人微信二维码

前瞻经济学人

专注于中国各行业市场分析、未来发展趋势等。扫一扫立即关注。

前瞻产业研究院微信二维码

前瞻产业研究院

如何抓准行业的下一个风口?未来5年10年行业趋势如何把握?扫一扫立即关注。

前瞻经济学人 让您成为更懂趋势的人

想看更多前瞻的文章?扫描右侧二维码,还可以获得以下福利:

  • 10000+ 行业干货 免费领取
  • 500+ 行业研究员 解答你的问题
  • 1000000+ 行业数据 任君使用
  • 365+ 每日全球财经大事 一手掌握
  • 下载APP

  • 关注微信号

文章评价COMMENT

还可以输入2000个字

暂无网友的评论
前瞻数据库
企查猫
前瞻经济学人App二维码

扫一扫下载APP

与资深行业研究员/经济学家互动交流让您成为更懂趋势的人

下载APP
前瞻经济学人APP

下载前瞻经济学人APP

关注我们
前瞻经济秀人微信号

扫一扫关注我们

意见反馈

×
J