金属-硅混合微结构实现创新型柔性光电器件
2023-10-29
本文摘要：据麦姆斯咨询报导，研究人员第一次用于单步激光方法生产出有了微型仪器银、柔性硅混合微结构。该创意的激光加工技术可以在将来使智慧工厂用于一条生产线批量生产融合软性材料的自定义器件，例如融合具备葡萄糖传感功能硬质材料的工程的组织。这种金属-硅混合微结构中的金属成份可以使其具备导电性，而弹性硅树脂则可以使微结构具备弹性。这种独有的综合性能使得该结构对机械力脆弱，可用作生产新型的光电器件。
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据麦姆斯咨询报导，研究人员第一次用于单步激光方法生产出有了微型仪器银、柔性硅混合微结构。该创意的激光加工技术可以在将来使智慧工厂用于一条生产线批量生产融合软性材料的自定义器件，例如融合具备葡萄糖传感功能硬质材料的工程的组织。这种金属-硅混合微结构中的金属成份可以使其具备导电性，而弹性硅树脂则可以使微结构具备弹性。这种独有的综合性能使得该结构对机械力脆弱，可用作生产新型的光电器件。
“这类微结构或可用作测量十分小的运动或变化，例如昆虫体内的严重运动或人体面部肌肉产生的微小表情，”来自日本安政义塾大学（KeioUniversity）的研究小组的负责人MitsuhiroTerakawa回应，“这些信息可协助计算机极致的仿真这些微小的运动。”据光学学会（OSA）的“光学材料快报”（OpticalMaterialsExpress）杂志详尽讲解，研究人员生产出有了一种由被称作凝二甲基硅氧烷（PDMS）的硅树脂外壳的银线结构。
研究人员用于PDMS是因为它具备柔性和生物相容性，这意味著用作人体或体内更加安全性。研究人员使用很短的、持续时间仅有为飞秒的激光脉冲太阳光PDMS和银离子的混合物，来生产这种宽度仅有为25微米的微结构。
在一飞秒的时间内，光传播的距离仅有为300纳米，仅有比大于的细菌额大一些。“我们坚信我们是第一个用于飞秒激光脉冲来生产所含PDMS的混合材料的研究小组；PDMS的柔性十分简单，”Terakawa回应，“这代表了用于单一的仪器激光加工技术，生产融合硬质和软质材料的生物相容性器件的研究，又向前迈向了一步。”两步激光工艺合二为一生产上述混合微结构的一步生产方法，是将被称作光单体和光还原的光化学反应融合一起一步已完成，二者都是用于飞秒激光脉冲所致的。光聚合反应利用光来硬化聚合物；光还原反应利用光将金属离子还原成构成微结构和纳米结构。
该生产技术是由Terakawa的研究小组（该研究组正在研究用于软质材料的双光子光还原）和德国研究的组织——汉诺威激光中心的研究小组（该研究组仍然在前进PDMS的单光子光单体）联合合作研发的。研究人员利用522nm波长的飞秒激光太阳光PDMS-银混合物取得了线微结构。他们还严肃自由选择了与PDMS融合较好的银离子。
研究人员找到，仅有一次激光扫描构成的线结构，展现了金属的导电性和聚合物的弹性，额外的激光扫描可以产生更加薄和更加均匀分布的结构。他们还通过在微结构上产生气流产生3千帕的压力，来展出线状微结构对机械力的号召。
研究人员回应，除了生产线结构外，该方法还可用作生产微小的3D金属-硅结构。下一步，他们计划研究所生产的线结构否可随时间维持其结构和性能。
“我们的工作指出，同时诱导光还原和光单体的一步生产工艺，有期望用作生产兼具柔性和导电性的微结构，”Terakawa回应，“这向我们研发智能工厂，在一条生产线上生产许多生物相容性器件（无论原材料是软质材料还是硬质材料）的长年目标，又迈向了一大步。
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