Вече посветих предишна статия на темата за порязванията с CNC машини, но сега отиваме една крачка напред и ще опитам въпросът за молекулярното рязане, което е нов тип рязане, което новите технологии позволяват и което позволява да се правят много сложни срезове с почти идеална точност.
Всъщност е такъв точност, което почти се превърна във вирусен феномен в някои социални мрежи, тъй като видеоклиповете са почти хипнотични, както ще видите по-късно...
Какво е молекулярно рязане?
В индустриалния сектор все повече се търсят нови технологии, които позволяват основните неща да се правят по по-ефективен и оптичен начин, и в това търсене на прецизност и контрол при манипулирането на материята са достигнати нови и все по-очарователни нива. Той Молекулярно рязане, известно още като аблация с фокусиран йонен лъч или FIB (фокусиран йонен лъч), се появява като незаменим инструмент за изследване и модифициране на материали в нанометрични мащаби.
Това е техника, която използва фокусиран йонен лъч за извайване на материали с безпрецедентна прецизност, елиминиране на материал на ниво отделни атоми или молекули. Тази техника се основава на взаимодействието между високоенергийни йони и атоми на целевия материал, което причинява разпадането и елиминирането на атомите, което води до образуването на кухина или триизмерна структура с желаната форма.
El ефективност на молекулярно рязане Може да се раздели на три основни етапа:
- Генериране на йони: Йонният лъч се генерира чрез йонизацията на атоми или молекули, като обикновено се използва източник на йони като йонна пушка за разпръскване или източник на плазма.
- Фокус и ускорение: Генерираните йони се фокусират и ускоряват до високи енергии, обикновено в енергийния диапазон между keV и MeV, с помощта на оптична или електростатична система. Кинетичната енергия на йоните определя дълбочината на проникване в целевия материал, като най-мощните могат да проникнат няколко сантиметра дори в най-твърдите метали.
- Взаимодействие с материал: Фокусираният йонен лъч въздейства върху целевия материал, взаимодействайки с неговите атоми. Това взаимодействие може да предизвика разпадането и елиминирането на атомите, което води до образуването на кухина или триизмерна структура с желаната форма.
наистина техниката не е нова, вече се използва в сектори като полупроводници за гравиране или за отлагане на материали, но съвършенството на това оборудване направи възможно да направи скок и в други индустриални сектори, като тези, които произвеждат сложни метални части, между другото.
Молекулярното рязане е техника в постоянна еволюция, с голям потенциал да революционизира различни научни и технологични области. Напредъкът в генерирането на йони, фокусирането и контрола на лъча ще позволи още по-високи нива на прецизност и разделителна способност. Освен това, интегрирането на техники за молекулярно рязане с други инструменти за микрофабрикация ще отвори нови възможности за създаване на нанометрични устройства и структури с безпрецедентни свойства и функционалности. Този тип устройства стават все по-бързи и по-евтини, въпреки че все още имат непосилни цени за повечето смъртни, но кой знае дали един ден те ще бъдат достатъчно евтини, за да се използват у дома, или може би ще бъдат интегрирани в бъдещи 3D принтери, за да подобрят адитивното производство...
Предимства на молекулярното рязане
Молекулярното рязане предлага серия от предимства пред други техники за рязане, като машинна обработка, литография и др., като например:
- изключителна прецизност: позволява ви да работите в нанометров мащаб с разделителна способност до няколко нанометра.
- гъвкавост- Може да се използва за извайване на голямо разнообразие от материали, включително метали, полупроводници, полимери и дори биологични материали, както и за цялостно рязане.
- Прецизен контрол: позволява ви да създавате сложни триизмерни структури с голяма прецизност и детайлност, което ви позволява да произвеждате усъвършенствани части.
- няма контакт: не изисква физически контакт с материала, което свежда до минимум увреждането и замърсяването, тъй като други видове порязвания могат да причинят, ако ги видим с микроскоп, като разфасовки с помощта на триони, плазма и т.н., като всички те оставят след себе си много по-очевидни маркировки, освен че елиминират по-голямо количество материал, което означава, че те не пасват толкова прецизно.
Приложения на молекулярно рязане
Молекулярният разрез намира приложения в широк спектър от области, включително:
- Нанофабрикация- Използва се за създаване на миниатюрни електронни устройства, сензори, задвижващи механизми и други наномащабни структури, като MEMS или NEMS устройства.
- материалознание: ви позволява да изучавате структурата и свойствата на материалите на нанометрично ниво.
- биология и медицина: използва се за манипулиране на клетки, тъкани и други биологични материали или за извършване на много прецизни интервенции с малко увреждане.
- Ремонт на устройството: ви позволява да поправяте дефекти в електронни устройства и други миниатюрни компоненти.
- Изкуство: Като се има предвид съвършенството на тези разфасовки, могат да се направят истински произведения на изкуството, пъзели, които пасват идеално, без визуално да изглежда, че има изрезка в парчето, като примерите, които видяхте в първото видео.
алтернативи
Молекулярният разрез има други алтернативи в индустрията, много по-евтино, но и с много по-ниска точност. Например трябва да подчертаем:
- Литография: Литографията е техника, широко използвана в производството на интегрални схеми и други микроелектронни устройства, както и MEMS. За да стане това възможно, се използва машина с модел, който пропуска светлина (съществуват и алтернативи на фотолитографията като EBL или електронно-лъчева литография), за да промени свойствата на фоточувствителния материал и след това да го атакува чрез химикал обработва в киселинни бани и по този начин издълбава частите, които искате, дори до среза. Това позволява висока разделителна способност, но също така е много сложно и скъпо поради необходимото оборудване, ако трябва да се произвежда с висока резолюция.
- Електроерозионна обработка (EDM): е техника за обработка, която използва електрически разряди за разяждане на материала. Основава се на принципа, че електрическата енергия се концентрира в малко пространство, създавайки плазмен канал, който разтапя и изпарява материала. Предимствата са, че могат да се прилагат към различни материали, което позволява създаването на сложни триизмерни форми и не изисква контакт като FIB, но няма толкова висока прецизност като молекулярното рязане, скоростта му е доста бавен и генерира голямо количество топлина, което може да повреди чувствителни материали.
- лазерно рязане: Това е техника, която позволява рязане също с висока точност, макар и не толкова, колкото молекулярните срезове. Той също така предлага бързо създаване на прототипи и сложни геометрии, но материалите, които могат да се режат, и дълбочините може да имат ограничения.