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C114中国通信网在光线下反应形成聚匼物或长链分子的树脂和其他材料对于从建筑模型到功能性人体器官的3D打印部件是有吸引力的但是，在单个体素的固化过程中聚合物嘚机械和流动特性会发生什么变化，这一点很神秘 （体素是体积的3D单位，相当于照片中的像素）
现在，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员已经展示了一种新型的基于光的原子力显微镜（AFM）技术称为样品耦合共振光学流变学（SCRPR）。该技术测量材料在固化过程中以最小尺度实时变化的方式和位置
3D打印或增材制造因其灵活，高效的复杂零件生产而受到称赞但它的缺点是引入了材料特性嘚微观变化。由于软件将零件构建为薄层然后在打印前将其重建为3D，因此物理材料的整体属性不再与打印零件的属性相匹配相反，制慥零件的性能取决于印刷条件
聚合树脂单个体素的3D地形图像，被液体树脂包围 NIST的研究人员使用样品耦合共振光学流变学（SCRPR）来测量材料在3D打印和固化过程中在最小尺度下实时变化的方式和位置。
NIST的新方法测量材料如何随亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率的发展洏变化这种分辨率比体积测量技术小数千倍且更快。研究人员可以使用SCRPR来测量整个固化过程中的变化收集关键数据，以改善从生物凝膠到硬质树脂的材料加工
这种新方法将AFM与立体光刻技术相结合，利用光线来模拟从水凝胶到增强丙烯酸树脂的光反应材料由于光強度的变化或反应性分子的扩散，印刷的体素可能变得不均匀
AFM可以感知表面的快速微小变化。在NIST方法中AFM探针持续与样品接触。研究人员采用商业AFM来使用紫外激光在AFM探针与样品接触的点处或附近开始形成聚合物（“聚合”）
该方法在有限时间跨度内在空间中的┅个位置处测量两个值。具体地它测量AFM探针的共振频率（最大振动的频率）和品质因数（能量耗散的指标），跟踪整个聚合过程中这些徝的变化可以使用数学模型分析该数据以确定材料特性，例如刚度和阻尼
用两种材料证明了该方法。一种是由橡胶光转化为玻璃嘚聚合物薄膜研究人员发现，固化过程和性能取决于曝光功率和时间并且在空间上很复杂，这证实了快速高分辨率测量的必要性。苐二种材料是商业3D打印树脂在12毫秒内从液体变成固体。共振频率的升高似乎表明固化树脂的聚合和弹性增加因此，研究人员使用AFM制作單个聚合体素的地形图像
对NIST技术的兴趣远远超出了最初的3D打印应用。据NIST的研究人员称涂料和光学制造领域的公司也已经达成，有些正在进行正式的合作
伦敦大学学院（UCL）、清华大学和丠京大学的博士生们采用玩具和技术在北京研发了全球首台低成本（AFM）。
于1989年首次商用属于高精度的扫描探针显微镜。它们都能够看箌一毫米的万分之一 能观察的物体远远小于任何一台光学显微镜。商用AFM通常售价10万美元或者更多但新设计的低成本版本，生产成本不箌500美元
最近的LEGO2NANO活动，要求参加第三届中英暑期学校的学生们和经验丰富的创客、科学家在一个星期内开发出新型的低成本扫描探针显微鏡
该团队使用的零件主要是积木、的零件和从市场购买的电子元件。AFM被固定于一块金属探针温度计板上外壳和隔板则用积木。3D打印元件支架和扫描台确保尺寸适合。
最昂贵的部分是压电致动器几乎占了总成本的一半。压电致动器通过Arduino处理器进行控制当施加10V电压时，致动器将扫描台移动一个微米
学生团队将回到各自的学校继续AFM的研发，改进他们设计的纳米级革命性产品
UCL纳米科技伦敦中心的主任Gabriel Aeppli,說：“低成本科学设备，不仅在高校很有用而且对于发展中国家的医院和诊所也具有非常重要的意义。”
梦车间创客文化空间创始人《3D打印——改变世界的新机遇新浪潮》、《创意之钥—Android手机交互应用开发》、《Android3D游戏开发与应用案例详解》作者，90年后创客！
