儀商訊：近日，麥姆斯研究人員第一次使用單步激光方法制造出了微型精密銀、柔性硅混合微結構。該創新的激光加工技術可以在將來使智慧工廠使用一條生產線批量生產結合軟性材料的定制器件，例如結合具有葡萄糖傳感功能硬質材料的工程組織。這種金屬-硅混合微結構中的金屬成份可以使其具有導電性，而彈性硅樹脂則可以使微結構具有彈性。這種獨特的綜合性能使得該結構對機械力敏感，可用于制造新型的光電器件。

“這類微結構或可用于測量非常小的運動或變化，例如昆蟲體內的輕微運動或人體面部肌肉產生的細微表情，”來自日本慶應義塾大學（Keio University）的研究小組的負責人Mitsuhiro Terakawa表示，“這些信息可幫助計算機完美的模擬這些細微的運動。”據光學學會（OSA）的“光學材料快報”（Optical Materials Express）雜志詳細介紹，研究人員制造出了一種由被稱為聚二甲基硅氧烷（PDMS）的硅樹脂包覆的銀線結構。

研究人員使用PDMS是因為它具有柔性和生物相容性，這意味著用于人體或體內更安全。研究人員采用極短的、持續時間僅為飛秒的激光脈沖照射PDMS和銀離子的混合物，來制造這種寬度僅為25微米的微結構。在一飛秒的時間內，光傳播的距離僅為300納米，僅比最小的細菌略大一些。“我們相信我們是第一個使用飛秒激光脈沖來制造含有PDMS的混合材料的研究小組；PDMS的柔性非常有用，”Terakawa表示，“這代表了使用單一的精密激光加工技術，制造結合硬質和軟質材料的生物相容性器件的研究，又向前邁進了一步。

兩步激光工藝合二為一

”兩步激光工藝合二為一制造上述混合微結構的一步制造方法，是將被稱為光聚合和光還原的光化學反應結合起來一步完成，二者都是使用飛秒激光脈沖誘發的。光聚合反應利用光來硬化聚合物；光還原反應利用光將金屬離子還原形成微結構和納米結構。該制造技術是由Terakawa的研究小組（該研究組正在研究使用軟質材料的雙光子光還原）和德國研究組織——漢諾威激光中心的研究小組（該研究組一直在推進PDMS的單光子光聚合）共同合作研發的。

研究人員利用522nm波長的飛秒激光照射PDMS-銀混合物獲得了線微結構。他們還認真選擇了與PDMS結合良好的銀離子。研究人員發現，僅一次激光掃描形成的線結構，展現出了金屬的導電性和聚合物的彈性，額外的激光掃描可以產生更厚和更均勻的結構。他們還通過在微結構上施加氣流產生3千帕的壓力，來展示線狀微結構對機械力的響應。研究人員表示，除了制造線結構外，該方法還可用于制造微小的3D金屬-硅結構。下一步，他們計劃研究所制造的線結構是否可隨時間保持其結構和性能。“我們的工作表明，同時誘導光還原和光聚合的一步制造工藝，有希望用于制造兼備柔性和導電性的微結構，”Terakawa表示，“這向我們開發智能工廠，在一條生產線上制造許多生物相容性器件（無論原材料是軟質材料還是硬質材料）的長期目標，又邁進了一大步。