可用于制造灵活光学和电子器件的金属硅微结构
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如上图所示，是激光加工过程，研究人员通过这个过程创造了灵活的具有导电性能的混合纤维。图（a），银线的光学显微镜图像（黑色）和硅（浅色）混合的微丝。图（b）相同结构的扫描电镜图像。两个刻度杆都等于25微米。 $\:;N]Cs~0
这是首次，研究人员用一个单一的步骤，利用激光为基础的方法，生产小、精密的银线微结构和灵活的有机硅的混合结构。这项创新的激光加工技术有朝一日能实现在智能工厂中，使用一条生产线来批量生产定制的设备，将诸如工程组织等软材料与硬质材料相结合，增加诸如葡萄糖传感之类的功能。 S6~&g|T,
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微结构的金属成分使它们导电，而弹性硅则具有柔韧性。这种独特的性能组合使结构对机械力敏感，可用于制造新型光学和电子器件。 -+9,RtHR7
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“这些类型的组织可能被用于测量非常小的动作或变化，如昆虫的身体或人的面部肌肉产生的微妙的表达一个轻微的动作，” 来自日本庆应大学的研究小组组长Mitsuhiro Terakawa说。“这些信息可以用来创建这些运动的完美计算机生成版本。” O7& 6]/`
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正如在光学学会（OSA）杂志《光学材料快报》上所详述的那样，研究人员生产了一种类似线状结构的新型材料，这种材料中，银材料外包围着一种被称为聚二甲基硅氧烷（PDMS）的硅材料。研究人员使用了聚二甲基硅氧烷，因为它具有灵活性和生物相容性，意味着在身体上使用更安全。 oT=XCa5
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他们制作的这种结构，测量结果只有25微米宽，通过利用超短的激光脉冲即飞秒，照射聚二甲基硅氧烷与银离子的混合物进行测量。在一个飞秒中，光只传播300纳米，比最小的细菌略大一些。 U]!~C 1cmw
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“我们相信我们这是首次使用飞秒激光脉冲创建了一个含有聚二甲基硅氧烷杂化材料，这是非常有用的，因为它的弹性特性，”Terakawa说。“这项工作代表了使用单一的精密激光加工技术制造复合硬材料和软材料的生物相容性器件的一个进展性研究。 B !>hHQ2
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上图为用于创建具有金属的导电性和弹性的有机硅聚合物银微丝的光学装置。研究人员利用飞秒激光脉冲通过显微镜下的物镜来制造微结构。LED光源用于监控结构，显示在右边的计算机屏幕上。注意，实验平台上明亮的光源不是飞秒激光，而是用于监测照明的LED光源。 =t,}I\_^c
把两个激光加工过程简化为一个 ?4G/f<ou
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一步完成制备方法用于混合结构相结合的基于光的化学反应称为光聚合和光还原，两者都是利用飞秒激光脉冲诱导产生的。光聚合是用光硬化的聚合物，光还原是利用光与金属离子形成的微结构和纳米结构。 /j}"4_. 8
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Terakawa的研究小组之间的合作实现的制造技术，是采用软材料研究双光子的光还原，而在德国研究机构汉诺威激光中心的一组研究人员，一直在致力于推进聚二甲基硅氧烷的单光子聚合作用。 ~57.0?IK
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为了制造导线微结构，研究人员用飞秒激光在522 nm处发射了一种能有效与物质混合物相互作用的波长，实现聚二甲基硅氧烷和银的混合物。他们还仔细挑选了与聚二甲基硅氧烷结合良好的银离子。 25bLU?x5B
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研究人员发现，只有一个激光扫描形成的电线既能显示金属的导电性，又能显示聚合物的弹性。额外的扫描可以用来产生更厚更均匀的结构。他们还表明，线的结构能够对空调的机械力产生相应，而在结构上创造了3千帕的压力值。 j, :vK
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研究人员说，除了制作电线结构外，这种方法还可以用来制作微小的三维金属硅结构。作为下一步的研究计划，他们打算研究他们制造的电线随时间的变化是否能保持其结构和性能。 Zt3Y<3o
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“我们的工作表明，同时诱导光还原和光聚合是制备弹性和导电结构的一个很有前途的方法，”Terakawa说。“这是朝着我们的长远目标发展一个智能工厂，在一条生产线上制造许多人兼容的设备，不管材料是软的还是硬的。” qKL :#ny
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原文链接：https://phys.org/news/2017-11-metal-silicone-microstructures-enable-flexible-optical.html
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