Попередню статтю я вже присвятив темі порізів с Верстати з ЧПУ, але зараз ми підемо на крок далі, і я спробую питання молекулярного різання, що є новим типом різання, який дозволили нові технології та дозволяє виконувати дуже складні різання з майже ідеальною точністю.
Насправді так і є точність, який майже став вірусним явищем у деяких соціальних мережах, оскільки відео є майже гіпнотичними, як ви побачите пізніше...
Що таке молекулярне різання?
У промисловому секторі все частіше шукають нові технології, які дозволяють робити базові речі більш ефективним і оптичним способом, і в цьому пошуку точності та контролю в маніпулюванні матерією було досягнуто нових і все більш захоплюючих рівнів. Він молекулярне різання, також відоме як сфокусована іонно-променева абляція або FIB (сфокусований іонний промінь), стає незамінним інструментом для дослідження та модифікації матеріалів у нанометричних масштабах.
Це техніка, яка використовує сфокусований іонний промінь для ліплення матеріалів із безпрецедентною точністю, видалення матеріалу на рівні окремих атомів або молекул. Ця методика заснована на взаємодії між високоенергетичними іонами та атомами матеріалу мішені, що викликає розпад і видалення атомів, що призводить до утворення порожнини або тривимірної структури потрібної форми.
El продуктивність молекулярного різання Його можна розділити на три основні етапи:
- Генерація іонів: Іонний промінь генерується шляхом іонізації атомів або молекул, як правило, за допомогою джерела іонів, наприклад іонної гармати для розпилення або джерела плазми.
- Фокус і прискорення: генеровані іони фокусуються та прискорюються до високих енергій, як правило, в діапазоні енергій від кеВ до МеВ, за допомогою оптичної або електростатичної системи. Кінетична енергія іонів визначає глибину проникнення в цільовий матеріал, причому найпотужніші здатні проникати на кілька сантиметрів навіть у найтвердіші метали.
- Взаємодія з матеріалом: Сфокусований промінь іонів впливає на матеріал мішені, взаємодіючи з його атомами. Ця взаємодія може викликати розпад і елімінацію атомів, що призводить до утворення порожнини або тривимірної структури бажаної форми.
Дійсно методика не нова, вже використовувався в таких секторах, як напівпровідники для гравіювання або для осадження матеріалу, однак досконалість цього обладнання дозволила йому також зробити стрибок в інших галузях промисловості, таких як ті, що виготовляють складні металеві деталі, серед інших.
Молекулярне різання — це техніка, що постійно розвивається, з великим потенціалом революції в різних наукових і технологічних сферах. Удосконалення в генерації іонів, фокусуванні та контролі пучка забезпечать ще вищий рівень точності та роздільної здатності. Крім того, інтеграція методів молекулярного різання з іншими засоби мікрофабрикації відкриє нові можливості для створення нанометричних пристроїв і структур з безпрецедентними властивостями і функціями. Ці типи пристроїв стають швидшими та дешевшими, хоча вони все ще мають непомірно високі ціни для більшості смертних, але хто знає, чи одного разу вони будуть досить дешевими, щоб використовувати їх вдома, або, можливо, інтегровані в майбутні 3D-принтери для покращення адитивного виробництва…
Переваги молекулярного різання
Молекулярна різка пропонує серію переваги перед іншими техніками стрижки, такі як механічна обробка, літографія тощо, наприклад:
- надзвичайна точність: дозволяє працювати в нанометровому масштабі з роздільною здатністю до кількох нанометрів.
- Гнучкість- Можна використовувати для ліплення різноманітних матеріалів, включаючи метали, напівпровідники, полімери та навіть біологічні матеріали, а також для повного різання.
- Точний контроль: дозволяє створювати складні тривимірні структури з високою точністю та деталізацією, дозволяючи виготовляти складні деталі.
- немає контакту: не вимагає фізичного контакту з матеріалом, що мінімізує пошкодження та забруднення, оскільки інші типи порізів можуть спричинити, якщо ми побачимо їх за допомогою мікроскопа, наприклад, порізи за допомогою пил, плазми тощо, усі вони залишають набагато більш очевидні позначки, окрім того, що виключається більша кількість матеріалу, що означає, що вони не підходять так точно.
Застосування молекулярного різання
Знахідки молекулярного розрізу застосування в широкому діапазоні сфер, включаючи:
- Нанофабрикація- Використовується для створення мініатюрних електронних пристроїв, датчиків, приводів та інших нанорозмірних структур, таких як пристрої MEMS або NEMS.
- матеріалознавство: дозволяє вивчати структуру та властивості матеріалів на нанометричному рівні.
- біології та медицини: використовується для маніпулювання клітинами, тканинами та іншими біологічними матеріалами або для виконання дуже точних втручань з невеликим пошкодженням.
- Ремонт пристрою: дозволяє ремонтувати дефекти електронних пристроїв та інших мініатюрних компонентів.
- Мистецтво: враховуючи досконалість цих вирізів, можна створювати справжні витвори мистецтва, пазли, які ідеально поєднуються один з одним, без візуального вигляду розрізу в частині, як у прикладах, які ви бачили в першому відео.
Альтернативи
Молекулярний розріз має інші альтернативи у промисловості набагато дешевше, але також із значно меншою точністю. Наприклад, ми повинні виділити:
- Літографія: Літографія — це техніка, яка широко використовується у виробництві інтегральних схем та інших мікроелектронних пристроїв, а також MEMS. Щоб зробити це можливим, використовується машина з візерунком, який пропускає світло (існують також альтернативи фотолітографії, такі як EBL або електронно-променева літографія) для зміни властивостей фоточутливого матеріалу, а потім хімічного впливу на нього обробляйте в кислотних ваннах і таким чином вирізайте потрібні деталі, навіть аж до надрізу. Це забезпечує високу роздільну здатність, але також є дуже складним і дорогим через обладнання, необхідне для виробництва з високою роздільною здатністю.
- Електроерозійна обробка (EDM): це техніка обробки, яка використовує електричні розряди для руйнування матеріалу. Він заснований на принципі, що електрична енергія концентрується в невеликому просторі, створюючи плазмовий канал, який плавить і випаровує матеріал. Переваги полягають у тому, що їх можна застосовувати до різноманітних матеріалів, дозволяючи створювати складні тривимірні форми, і це не вимагає контакту, як FIB, однак воно не має такої високої точності, як молекулярне різання, його швидкість є досить повільно, і він генерує велику кількість тепла, яке може пошкодити чутливі матеріали.
- лазерне різання: це техніка, яка дозволяє різати також із високою точністю, хоча й не такою, як молекулярні розрізи. Він також пропонує швидке створення прототипів і складну геометрію, але матеріали, які можна різати, і глибина можуть мати обмеження.