超材料嵌入几何光学的3D打印

发布者:匿名 2019-05-01 浏览量:2037

1我们在3D CAD软件中设计模型。然后我们用3D打印机打印模型。在我们的第一种方法(图中的第一行)中,我们用导电膏(冲压方法)涂覆蘑菇MEGO的顶部表面。 在我们的第二种方法(图中的第二行)中,我们在整个3D打印设备上溅射金属,然后将设备浸没在蚀刻剂中以蚀刻掉基座和基板上的现有金属

塔夫茨大学的研究人员准备通过使用SLA 3D打印金属和湿蚀刻技术来创建嵌入超材料的光学组件,从而进一步彻底改变3D打印领域。作者在最近发表的论文《超材料嵌入几何光学的3D打印》中详细介绍了他们的新技术。

此方法中使用以下组件:

•蘑菇型超材料

•弯曲的广角超材料吸收器/反射器

•频率选择性蛾眼半球吸收器

2:柱状蘑菇MEGOa涂层前的圆柱柱阵列和柱超材料的聚焦视图,放大图b的比例尺为比例尺为2毫米;b涂层前点的有效半径的变化;(c器件示意图t1 = 1毫米t2 = 8毫米t3 =100μm/ 100nm(冲压/溅射),d = 0.5毫米p = 1毫米;(d用银涂层后的柱状超材料和柱状超材料的聚焦视图,比例尺为2毫米放大图片;(e通过冲压和溅射方法对冲击后的点的有效半径的变化与冲击和溅射方法相比较结果g电场分布;(h磁场分布;(i表面电流密度

“最后,通过频率选择超材料与光学抛物面反射器融合形成的独特MEGO器件,该器件在单个器件中结合了各自的特性制造的MEGO器件在毫米波频率范围内工作。”研究人员表示。

“使用太赫兹连续波光谱仪的模拟和测量结果验证了它们的功能和性能。随着3D打印分辨率的提高,MEGO器件将在不久的将来达到太赫兹和光学频率。

研究人员使用的方法是混合,使用2D和3D,以及复杂结构和“新颖功能”的混合物。超材料可以在许多不同的层面上发挥作用,从用作吸收器到电磁设备。该团队提出了两个不同的例子:一个是作为单个MEGO频率选择抛物面镜,另一个是全向半球形蛾眼透镜形式的频率选择装置。

3:(a计算机辅助设计的半球形蛾眼MEGO吸收;(b3D打印和镀银蛾眼MEGO吸收,放大后的图像显示装置在不同传播角度的(c)示意图,作为θ的函数。d)全方位半球形蛾眼吸收镜的透射光谱的θ函数。

研究人员将光学和超材料特性结合到一个用于光学抛物面反射器的MEGO器件中,3D打印,然后涂上金属和蚀刻。然而,在3D打印之后,团队确实执行了一些额外的手动步骤,以创建像曲面镜这样的额外功能,在这个过程中完成的成本要低得多。

由于模具看起来像蛾眼,研究人员称它为蛾眼吸收器。它被打印在SLA 3D打印机上,然后涂上银浆。作者表示,他们认为这是第一个角度不敏感的窄带超材料吸收,其形式是在曲面基板上制造的半球形虫眼吸收器。

“我们还表明,我们可以融合多种电磁功能,传统上通过将不同的光学元件用于单个MEGO(超材料嵌入式几何光学)器件来实现我们将光学抛物面反射器与91 GHz工作频率选择性透射滤波器整合到一个器件中。MEGO器件的功能和实用性为使用传统3D打印机的微波和光学设计人员带来了新的工具包。”研究人员总结道。

3D打印完全是为了创新,大多数用户(尤其是大型行业参与者)都拥有研究协作和试验技术的好处,这些技术可用于制作导电材料陶瓷模具等各种新材料,甚至是各种常见的材料。从石墨烯和海藻到钛和陶瓷的混合物。

4a连续波太赫兹光谱仪设置用于常规超材料反射测量装置b反射测量装置C反射光谱超材料d反射表面上制造的超材料(比例尺为3 厘米),放大图像,每个点谐振器半径为500μm。

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