TETRA News
30.08.2017
Kategorie: Sensorik, Robotik, Automation, Allgemein

Welche Materialien eignen sich für Zwei-Photonen-Polymerisation?


Nicht jedes Material eignet sich für die Verwendung im Nano-3D-Drucker. Es muss einige Bedingungen erfüllen, um prozesssicher im Nano-3D-Drucker genutzt werden zu können. Welche das sind, wird im Folgenden beschrieben.

 

Bestandteile des Materials

Ein Material ist ein System aus verschiedenen Bestandteilen. Bis zu 99% des eingesetzten Materialsystems besteht aus dem Applikationsmaterial. Dies können organische Monomere, Oligomere, Polymere oder Dispersionen aus Polymeren (Binder) und keramischen Pulvern sein.

Weitere 1-5% des Materialsystems sind Photoinitiatoren. Sie ermöglichen die Strukturierung durch einen Licht- oder Laserstrahl. Durch die Bestrahlung mit dem Laser werden die Photoinitiatoren aktiviert und rufen chemische Polymerisationsreaktion hervor. Diese führen zu einer Verfestigung des flüssigen Ausgangsmaterialsystems.

Weiterhin sind in den Materialsystemen Zusatzmittel untergemischt, wie Lösemittel oder Stabilisatoren.

 

Physikalische und chemische Eigenschaften von 2PP-Materialien

Das Applikationsmaterial muss optisch durchlässig sein für die Wellenlänge des eingesetzten Lasers (z.B. 780 nm). Die Nutzleistung der Laserenergie im Fokus steigt mit höherer optischer Durchlässigkeit und ermöglicht eine effiziente Polymerisation.

Nur durch die Aktivierung des Photoinitiators durch den Laser wird eine Polymerisation ausgelöst. Aus diesem Grund müssen die Photoiniatoren eine hohe Photosensitivität für die Wellenlänge des eingesetzten Lasers haben. Dabei ist ein hoher Zwei-Photonen-Wirkungsquerschnitt (Goeppert-Mayer-Einheit) wünschenswert.

Das Materialsystem ist flüssig und oft hoch viskos. Es kann so in Prozesskammern gebracht und dort strukturiert werden.

TETRA verwendet aktuell die Photolacke SU-8 und OrmoComp sowie die Hydrogele LCM und UDMA. Im Laufe der nächsten Wochen werden wir auf diese Materialien weiter und näher eingehen.

Weitere Informationen unter www.nano-3d-drucker.de