深圳市创想三维科技有限公司

创想三维:中国剪纸艺术启发纳米级3D打印研究

文章来源:深圳市创想三维科技有限公司人气:654发表时间:2018-07-17 16:37:53

  剪纸是最古老的中国民间艺术之一,这些民间智慧形式多样,除了出现在中国传统重大仪式或节日中,如今他也可在技术和科学领域发挥作用,比如生物医学设备、微机电系统(MEMS/NEMS)和太阳能阵列的设计。

中国剪纸艺术启发纳米级3D打印研究

  近日,中国科学院发表了一项新研究成果,科学家们从中国古代艺术剪纸中获得灵感,应用在先进的折叠式纳米3D打印研究。来自美国科学院物理研究所(IOP)的李佳芳博士、麻省理工学院的研究团队,与华南理工大学合作,创建了一个先进的3D纳米加工方案,研究人员受剪纸“拉花”技艺的启发,研究出了在纳米级的平面膜上“剪纸”方法,通过打印2D平面膜得到三维的纳米结构。

中国剪纸艺术启发纳米级3D打印研究

在80纳米厚的金箔上构建

  最近这个中外学者共同合作的研究小组,发表了一篇题为“超高光学清晰度的纳米剪纸艺术”的论文,中国科学院、国家科学基金会、中国科学技术部、美国奖学金委员会和多个中国政府为这个研究项目提供了支持。

  论文的摘要中说,“剪纸可以实现从2D到3D系统结构的多种形状转换,简化了复杂和非常规几何结构的制造。我们演示了一步到位的纳米剪纸方法,避免了传统的纳米折纸技术中的多步骤程序。纳米剪纸通过编程切割离子束的照射和悬停,利用地形引导的应力平衡,精确地实现了纳米结构屈曲、旋转、扭转等丰富的三维形状变换,这些形变可以通过我们的力学模型来预测。得益于纳米级3D扭曲功能,大大提供了精度,并可以被广泛的应用在各种纳米加工平台上,为开发功能性微/纳米光电和机械领件开辟了新的可能性。”

中国剪纸艺术启发纳米级3D打印研究

纳米剪纸力学模型

  该团队使用聚焦离子束(FIB)在一个独立的纳米金箔上,切割出非常精确的图案,再将切好的金箔慢慢拉成复杂的3D形状。在FIB照射期间,通过利用纳米薄膜内部的地形引导应力平衡,使得纳米结构可以创建多种多样化的3D形状转换。研究人员还开发了一个理论模型,以进一步解释纳米kirigami制造过程。虽然之前的研究更多地关注直观设计,但该模型将允许其他研究人员根据所需的光学功能,设计3D纳米几何结构。

中国剪纸艺术启发纳米级3D打印研究

纳米剪纸结构的光学功能设计

  研究人员制作的3D结构,一个具有高精光学性能的风车纳米元件,能够实现“左手”和“右手”圆偏振光的高效操控,并在电信波长中表现出强单轴光学旋转效应。这项多学科之间的纳米力学和纳米光子学领域之间的合作,可广泛应用于生物医学、计算、MEMS/NEMS以及传感器件中的复杂光学纳米结构。

(来源:创想三维,www.cxsw3d.com)

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