2018年10月16日，南極熊從外媒獲悉，Max Planck智能系統(tǒng)研究所的科學家們發(fā)現(xiàn)了3D打印技術的一項新應用，他們使用雙光子3D打印技術從聚合物材料中制造出具有納米尺寸特征和出色聚焦能力的X射線透鏡。 

而整個制造過程僅僅需要花費一分鐘，這項技術制造出具X射線光學特性的單透鏡，大大降低了原型制造的成本。 

據(jù)悉，X射線顯微鏡是獨特地結合納米尺寸分辨率和大穿透深度的成像工具，它允許您在不破壞計算機中央處理單元的情況下查看其中的缺陷，X射線顯微鏡或XRM是唯一能夠以高分辨率研究埋藏特征的技術。

然而，X射線的聚焦并非那么容易，它需要納米級幾何形狀的光學器件。由于其復雜的納米制造方法，單個鏡頭可能花費高達數(shù)萬歐元，制造成本非常高昂。

該研究所的現(xiàn)代磁系統(tǒng)和物理智能部門共同合作，試圖尋找一種更便宜的方法來制作該光學器件，能夠有效地聚焦X射線。這就是3D打印技術的特點得到應用的地方，他們發(fā)現(xiàn)飛秒雙光子3D納米打印是制造這種衍射X射線光學元件的最佳方法。

此前，南極熊也曾多次報道過國內外的雙光子3D打印技術，下圖中是雙光子聚合加工的技術原理。

南極熊曾參觀過中國院理化所的雙光子3D打印設備，可以進行微納米級別的3D打印。

Umut T. Sanli博士解釋說：“我們使用了飛秒脈沖紅外（IR）激光器，以及可以通過同時吸收多個紅外光子來聚合的光刻膠，以寫入小于光波長的結構。通過這種方式，我們實現(xiàn)了極具挑戰(zhàn)性的X射線透鏡幾何結構，具有納米級特征和非常高的聚焦效率，他繼續(xù)說道。初步結果顯示，使用直接軟X射線成像和3D打印的透鏡表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，效率高達20％。”

由于輻射損壞，幾乎每年都需要更換XRM的X射線光學系統(tǒng)。因此，重要的是找到高產量和高產量的制造工藝來制造X射線透鏡。

“選擇合適的材料是制造過程的關鍵部分。”Micro / Nano集團負責人Kahraman Keskinbora博士解釋道。他和他的團隊選擇雙光子聚合（2PP）聚合物來制造X射線透鏡。

“我們意識到2PP-聚合物具有非常有利的X射線光學特性，只能與鈹以及非常昂貴的鉆石相匹配。”此外，鈹和金剛石都很難成形在納米尺度上進入所需的3D輪廓。 “使用新發(fā)明，鏡頭的3D打印只需不到一分鐘，因此，X射線鏡頭的原型制造和制造成本大大降低。此外，聚合物鏡片制造安全，一旦優(yōu)化，制作很簡單，“Hakan Ceylan博士強調說。

 

△3D納米打印技術在新概念和新型X射線光學中的應用

“我們通過將幾個鏡頭組合在一起向前邁進了一步。 通過集成各種光學器件，我們可以有效地控制和操縱X射線波陣面。 隨著幾個鏡頭和其他波前成形元件一個接一個地定位，我們可以優(yōu)化這些集成的X射線光學系統(tǒng)，即使是非常堅硬的X射線能量范圍，“Keskinbora說。 “因此，有許多新的研究場所可供遵循。”

研究人員在Max-Planck-Innovation的幫助下為他們的發(fā)明申請了專利申請。

2015年10月，習大大在訪問英國期間參觀了著名的英國帝國理工學院。學院Hamlyn中心主任楊廣中教授向習主席展示了他們的研究成果，習主席還得到了使用這種方法3D打印而成的特殊禮物 — 打印在一塊正方形硅片上的一段只有100微米長的中國長城，同樣也是采用雙光子3D打印技術。