應(ying)用實(shi)例|STFC-UKRI：用於(yu)高(gao)功率(lv)激(ji)光實(shi)驗的高(gao)精度(du)微流控(kong)裝置(zhi)

在英(ying)國科(ke)學(xue)與(yu)技術設(she)施(shi)委員會（STFC-UKRI）中(zhong)央(yang)激光研(yan)究所，微靶(ba)制(zhi)造(zao)科(ke)學(xue)家(jia)們(men)正積(ji)極投身(shen)於(yu)高(gao)功率(lv)激(ji)光實(shi)驗的微靶(ba)研(yan)究。新壹代(dai)激光器(qi)提升了重(zhong)復頻率(lv)(高(gao)達10Hz)，這讓高(gao)重(zhong)復制(zhi)靶(ba)法(fa)成為(wei)了(le)重(zhong)要(yao)的(de)研(yan)究途徑(jing)。

在這些(xie)高(gao)功率(lv)激(ji)光實(shi)驗中(zhong)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)依賴(lai)微流控(kong)裝置(zhi)實現(xian)亞微米(mi)級的液(ye)體片(pian)靶(ba)。然(ran)而(er)，他(ta)們發現，依賴(lai)傳(chuan)統(tong)的(de)機械加工或蝕(shi)刻來(lai)制(zhi)造(zao)微流控(kong)通道(dao)，既(ji)耗時(shi)又昂貴(gui)。因(yin)此(ci)，研(yan)究小組正在(zai)尋(xun)求壹(yi)種(zhong)創新的解(jie)決方案(an)，以(yi)便能夠(gou)快(kuai)速制(zhi)作(zuo)新的靶(ba)設計幾(ji)何(he)體(ti)原(yuan)型來(lai)滿(man)足他(ta)們的(de)實驗(yan)需求。

01、研(yan)究開發靶

研(yan)究團(tuan)隊(dui)利(li)用微流控(kong)設(she)計了壹種(zhong)液(ye)體靶，當液體從微通道(dao)流出(chu)時(shi)產生了(le)液(ye)體葉(ye)片(pian)靶(ba)。通道(dao)的(de)設計會直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)葉(ye)片(pian)的(de)質(zhi)量，通過(guo)葉(ye)片(pian)的(de)寬(kuan)度(du)和厚度(du)判斷。設(she)計目標為(wei)制(zhi)造(zao)出(chu)寬(kuan)度(du)為(wei)幾(ji)毫米(mi)、厚(hou)度(du)為(wei)幾(ji)百納米的(de)葉(ye)片(pian)，以(yi)實(shi)現(xian)高(gao)精度(du)實驗(yan)需求。

圖1：當液體從通道(dao)中(zhong)流出(chu)時(shi)產生的(de)液(ye)體葉(ye)片(pian)靶(ba)

由(you)於(yu)液體(ti)的行為(wei)隨(sui)通道(dao)的(de)變化(hua)而(er)變化(hua)，因(yin)此(ci)通道(dao)設(she)計對實驗(yan)來說尤為(wei)關(guan)鍵(jian)。需要(yao)平(ping)滑(hua)的(de)通道(dao)以(yi)減少(shao)湍(tuan)流，同(tong)時(shi)要(yao)嚴(yan)格(ge)控(kong)制(zhi)出(chu)口的(de)形狀(zhuang)，因(yin)為(wei)它(ta)對最後(hou)的葉(ye)片(pian)質(zhi)量起到(dao)重(zhong)要(yao)影(ying)響(xiang)。

02、精(jing)密(mi)3D打印(yin)制(zhi)造(zao)通道(dao)

為(wei)了(le)創建液(ye)體片(pian)，該(gai)團(tuan)隊(dui)利(li)用摩(mo)方精密(mi)microArch® S240打印(yin)出(chu) 20mm x 15mm x 5mm 的(de)結構，其(qi)中(zhong)有(you)壹個(ge)30μm 深(shen)的(de)通道(dao)和壹個(ge) 100μm 的(de)出口。當然，與(yu)微型且(qie)精(jing)確的(de)通道(dao)相(xiang)比(bi)，該(gai)結(jie)構(gou)尺寸(cun)相(xiang)對較(jiao)大(da)。但使(shi)用摩(mo)方精密(mi)設備(bei)打(da)印(yin)較(jiao)大(da)的零件時(shi)，可同(tong)時(shi)保持(chi)通道(dao)所需的精度(du)和準(zhun)確度(du)。

現(xian)今(jin)通道(dao)選用鎢(wu)材質(zhi)，得(de)益(yi)於(yu)鎢能(neng)實現精確加工。在(zai)這種(zhong)背(bei)景(jing)下(xia)，研(yan)究團(tuan)隊(dui)運(yun)用摩(mo)方精密(mi) microArch®系列(lie)設(she)備(bei)的高(gao)精度(du) 3D 打印(yin)系統(tong)，迅(xun)速準(zhun)確地構建(jian)通道(dao)，為(wei)科(ke)研(yan)和快速原型設(she)計提供了高(gao)效且成本(ben)較(jiao)低的(de)解決方案(an)。

圖2：原(yuan)鎢(wu)件

圖3：高(gao)精度(du)3D打印(yin)制(zhi)造(zao)零件的(de)特定(ding)部分

原文鏈(lian)接(jie)：https://bmf3d.com/resource/high-precision-microfluidic-devices-for-high-power-laser-experiments/

microArch® S240

microArch® S240 作(zuo)為(wei)摩(mo)方精密(mi)壹款面向工業(ye)批(pi)量生產(chan)的(de)超(chao)高(gao)精密(mi)3D打印(yin)機，不僅榮(rong)獲(huo)全(quan)球(qiu)光電科(ke)技領域(yu)最高(gao)獎—"棱(leng)鏡獎（Prism Award）"，且(qie)具(ju)有(you)以下(xia)突出特(te)點和優勢(shi)：

高(gao)公差(cha)低(di)層(ceng)厚:光學(xue)精(jing)度(du)高(gao)達10μm，±25µm的(de)加工公差(cha)，打(da)印(yin)層厚10~40μm;

打(da)印(yin)體積(ji)擴大(da):滿(man)足工業(ye)打(da)印(yin)的(de)需求，可(ke)達100mm×100mm×75mm，實(shi)現更(geng)大(da)規(gui)模的(de)小部(bu)件產(chan)量；

打印(yin)速度提升:最高(gao)提升10倍以(yi)上(shang)，快速縮(suo)短(duan)加工周期(qi)，為(wei)客(ke)戶(hu)節(jie)省(sheng)時(shi)間和成本(ben)；

多(duo)種(zhong)材料支持(chi):支持(chi)多(duo)種(zhong)高(gao)粘度(du)陶瓷漿(jiang)料（≤20000cps），以(yi)及耐候(hou)性工程光敏樹(shu)脂、磁(ci)性光敏樹(shu)脂等(deng)功(gong)能性復合材料的(de)打印(yin)；

應(ying)用領(ling)域(yu)廣泛(fan)：超(chao)高(gao)精度(du)、擴大(da)的打(da)印體積(ji)和多(duo)材料兼(jian)容性，滿(man)足客(ke)戶(hu)在(zai)尺寸、性能和效率(lv)方面的(de)多(duo)重(zhong)需求。

摩(mo)方精密(mi)作(zuo)為(wei)目(mu)前可以生產(chan)最(zui)高(gao)精度(du)達到(dao)2μm精度，微尺(chi)度3D打印(yin)技術精(jing)密(mi)加工能(neng)力(li)解決方案(an)提供商，會(hui)持(chi)續(xu)專(zhuan)註於(yu)精密(mi)器件免(mian)除模(mo)具壹次成型能(neng)力(li)的研(yan)發，為(wei)客(ke)戶(hu)提供制(zhi)造(zao)復(fu)雜三維微納結構(gou)技術解(jie)決方案(an)。