米乐m6中国官方网站 蜻蜓复眼制成的模具

米乐m6官方网站 (AIST) 传感系统研究中心首席研究员 Kenshin Takemura 和 Taisei Motomura 研究团队甚至可以使用简单的工艺来处理热敏性生物材料纳米结构模具成型我们开发了一项技术来8611_8625|

生物体中发现的一些纳米结构在用于工业产品时表现出有益的功能，例如超防水性和粘合性能。如果我们可以通过模具成型为各种材料添加有用的功能高性能材料将会实现。然而，制造用于成型纳米结构的模具需要复杂的设备和时间，这使得工业应用变得困难。特别是，用对热敏感的材料（例如生物体）制造模具需要一个复杂的过程。在这项研究中，我们开发了一种技术，可以在低温下形成足够厚度的高熔点金属薄膜，而不会对材料造成热损坏。这使得模具可以由多种材料制成，从生物体到金属。为了证实这项技术的有效性，我们开发了一种蜻蜓，它有超过 20,000 个称为小眼的微小晶状体，具有 360° 的广角视野。复眼作为一种难度很高的模型材料，我们将其纳米结构复制到树脂中。由于小眼表面的纳米结构，蜻蜓的复眼具有防止起雾的功能，我们证明可以通过模具复制这一功能。研究还发现，所制造的纳米结构模具可用于浇注玻璃，这是一种高熔点材料。该技术将有助于难以通过加工再现的产品的大规模生产，以及具有微结构的产品的工业化生产。

该技术的详细信息将于 2024 年 11 月 4 日公布。先进材料接口'' 也将出现在封面上（封面图片）。

生物所拥有的纳米结构具有超疏水性和粘合性等功能。如果这些功能能够自由地添加到工业产品中，将有利于产品增加新的功能。为了制造纳米结构，飞秒激光的超精细加工的发展，加工大面积的简单结构已成为可能。然而，为了通过工业生产实现商业化，需要技术来以低成本和短时间内将纳米结构转化为模具。此外，所使用的材料也有很大的限制，例如需要足够的耐热性，因为在制造模具时会因热量而造成损坏。

迄今为止在 AIST金属沉积磁控溅射的等离子9996_10158磁场线可用于限制加速电子。通过不将原型暴露于会导致温度升高的加速电子，只会发生最小的热损坏。因此，即使是热敏材料金属薄膜可以存入。

在本研究中，我们利用该技术进一步开发了一种增厚成为模具的金属薄膜的技术。

在这项研究中，我们使用蜻蜓的复眼作为对热敏感的纳米结构原型，该复眼具有几十微米的透镜结构和表面纳米级不规则结构的三维结构。通过低温成膜在蜻蜓复眼表面形成的金属薄膜，通过使用镍浴的电解电镀，在保留微结构的同时制成厚金属膜。图1显示了从金属薄膜沉积到模具制作以及在蜻蜓复眼上铸造复眼镜片的过程中每个阶段的结构观察结果。

使用制造出来的模具，透明度和折射率都比较高环氧树脂浇注并在180℃下固化成型，得到表面排列有许多小眼的成型品。使用该镜头观察AIST标志（AIST标志）时，发现每个小眼都起到了镜头的作用（图2）。蜻蜓复眼的晶状体由纳米级不规则结构产生 防雾（ 布东 ） 功能使用制造的纳米结构模具模制的镜片经过测试，在水蒸气中暴露约10分钟，结果表明，没有由于水滴附着在表面而导致图像模糊等影响，并且可以再现防雾功能。这是世界上第一个在单一工艺中成功将复杂且不规则的活体组织纳米结构应用于 20,000 多个镜片表面的例子。在创建纳米结构模具时，可以使用易于微加工的廉价、低熔点树脂作为模具材料。

为了研究模具材料，我们使用金、铂和钨（每种材料都有不同的熔点）制作了模具，并评估了表面的热稳定性（图 3）。当使用金时，已证实模具表面上金的元素比率在高于300℃的温度下降低。此外，在铂中，元素比例在550℃时减少，并且在700℃时元素消失。块状黄金和铂金通常即使在 1000°C 的温度下也不会熔化。然而，众所周知，本研究中使用的低温溅射会在主模具上沉积金属材料纳米颗粒。众所周知，当结构变成纳米结构时，其热稳定性会降低，并且该特性被认为影响了模具的稳定性。结果，我们发现钨是唯一能够在高达 1000°C 的温度下稳定保持其结构的模具材料。金和铂可用于涉及热固性树脂浇注和成型的低温工艺。我们发现使用钨作为模具可以实现玻璃材料和低熔点金属的浇注成型。与环氧树脂类似，将熔融玻璃倒入钨模具中，证实形成了具有微米级透镜结构和防雾效果的复眼透镜。

在这项研究中，我们开发了一种使用各种材料作为原型将纳米结构转移到模具上的技术。这证明了使用微结构作为原型时，由于模具材料的可重复性和广泛的选择，可以降低加工成本。未来，我们将在难以加工的低熔点树脂中形成功能性纳米结构，制作模具，并演示功能性纳米结构的大规模生产。此外，在蜻蜓复眼的复制方面，使用模具重复制造镜片的能力有望加速实际应用的研究，例如优化复眼成像的光学特性和图像处理。我们的目标是创造能够以原始尺寸再现蜻蜓 360° 视野的技术，并为无人机和自动驾驶的事故预防做出贡献。

已出版的杂志：先进材料接口
论文标题：具有仿生结构设计的蜻蜓复眼透镜
作者：Kenshin Takemura、Taisei Motomura、Wataru Iwasaki、Nobutomo Morita、Kazuya Kikunaga
DOI：101002/admi202400480

纳米结构

原子或分子水平上的微小结构，尺寸为百万分之一毫米。其独特的形状和材料特性使其能够控制光、电和热等物理现象。[返回来源]

模具成型

一种通过将熔融材料倒入模具中并冷却固化来形成产品形状的制造技术。该方法适用于塑料、金属和玻璃等材料，作为可用于大规模生产的高效工艺而被广泛应用。[返回来源]

高功能材料

具有传统材料难以实现的特殊功能的材料。这些材料的特性会根据光、力和化学刺激等外部输入而自行变化。[返回来源]

复眼

节肢动物中发现的眼睛，由许多小眼组成。它在飞行昆虫和甲壳类动物中尤其常见，并且具有广阔的视野和很高的运动检测能力。蜻蜓的复眼由约2万个小眼组成，覆盖近360°的视野，用于躲避来自背后的天敌的攻击，以及探测草丛中猎物的微小动作。[返回来源]

飞秒激光

飞秒脉冲宽度非常短的激光器（1飞秒是万亿分之一秒的1/1000）。使用这种超短脉冲激光器可以实现精确的非热处理。[返回参考源]

金属沉积

在基材表面涂覆金属以形成薄膜的过程。该工艺可以提高基板的气密性、耐热性和长期可靠性等性能。[返回来源]

磁控溅射

溅射的一种，是一种通过从金属或合金等靶材上喷射细颗粒来在基板上形成薄膜的方法。磁控溅射通过将磁铁放置在靶材的背面，将等离子体中的带电粒子定位在靶材表面附近。材料选择范围广泛，可以使用多种材料形成薄膜，包括有机材料和低熔点金属到高熔点金属。[返回来源]

等离子

一种高能态物质形式，由离子、电子和自由基等粒子组成。也被称为继固、液、气之后的“物质第四态”。例如，它可以通过暴露于强电磁场而产生。[返回来源]

磁场线

代表磁场方向和强度的假想线。当表示磁场的存在时，磁场的方向可以用线的方向来表示，磁场的强度可以用线的密度来表示。[返回来源]

金属薄膜

镀有金、银、铝等的薄膜。其用途广泛，包括半导体布线工艺和提高镜子的反射率。它还用于增强产品的设计和功能。[返回来源]

环氧树脂

一种由环氧化合物制成的热固性树脂。受热时发生化学反应而硬化，具有机械强度高、耐热性好、电绝缘性好的特点。[返回参考源]

防雾功能

防止镜头和玻璃表面因冷凝产生的细小水滴而变得浑浊的功能。它用于可见度很重要的应用，例如建筑材料、车窗、浴室镜子和眼镜镜片。[返回来源]