可以将新材料成型成高导电的3-D结构

用新材料制成的两个微结构，含有最高浓度的RDGE。剩下：预充电。这些金字塔和兔子模型没有响应3-D整形的首选方法，因此它们是使用替代过程创建的。对：后核。请注意，金字塔和兔子缩小明显小于由具有较低浓度的材料制成的那些。

可以模制成高导电的3-D结构的新树脂材料显示出用于为燃料电池，电池和生物传感器接口进行定制电极的可能性。

华盛顿州，2013年5月29日 - 尽管它的表面已经转向碳，但仍然可以用显微镜轻松观察到兔子样功能。这种兔子雕塑，典型的细菌的大小是由一支日本科学家团队使用的新材料使用可以模塑成复杂，高导电的3-D结构的几个异想天开的形状之一，其特征仅为几微米。结合最先进的微型雕刻技术，新的树脂保持了承诺为燃料电池或电池的定制电极以及用于医疗用途的生物传感器界面。该研究团队包括来自横滨国立大学，东京理工学院的物理学家和化学家，以及C-MET，Inc。的公司在今天发表的一篇文章中展示了其在光学社会（OSA）开放式期刊光学材料中发表的文件表示。

这项工作为研究人员开放了一扇门，试图在微观或蜂窝水平几乎任何复杂的形状中创造导电材料。“最有前途的应用程序之一是可以与大脑相连的三维微电极，”横滨国家大学的研究生yuya daicho说，纸张的主要作者。这些脑界面，针状电极的行指向与梳子上的齿相同的方向，可以发送或接收来自神经元的电信号，可用于深脑刺激和其他治疗干预治疗癫痫，抑郁症等疾病帕金森病了。“虽然目前的微电极是简单的2-D针阵列，但”Daicho说，“我们的方法可以提供复杂的3-D电极阵列”，其中单个器件的针头具有不同的长度和尖端形状，使研究人员在设计电极方面的灵活性对于专门的目的。作者还设想制造用于加热应用的微观3-D线圈。

目前，研究人员可以访问可用于制作复杂的3-D结构的材料。但是，使用现代3-D形状技术最佳的市售树脂不会响应碳化，电极制备方法的必要部分。在该阶段，结构在足够高的温度下烘烤以使其表面变为碳。“碳化”或炭化的过程增加了树脂的导电性并且还增加其表面积，这两者都使其成为良好的电极。不幸的是，这个过程也破坏了树脂的形状;球体成为一个无法辨认的烧焦的斑点。需要哪些研究人员是可以使用3-D塑造技术制作的新材料，但这也将在炭化过程中存活。

由Daicho及其顾问Shoji Maruo领导的日本团队寻求开发符合这些需求的材料。培训作为化学家，Daicho开发了一种光敏树脂，其包括一种称为间苯二酚二缩水甘油醚（RDGE）的材料，通常用于稀释其他树脂，但在3-D雕刻中使用。新的混合物在其他化合物上具有独特的优势 - 它是液体，因此可能适用于使用优选的3-D雕刻方法操纵。

Daicho，Maruo和同事在新的化合物中测试了三种不同浓度的RDGE。虽然存在收缩，但在炭化过程中，材料保持其形状（在需要结构小型化的情况下，微结构的控制收缩可能是件好事）。浓度最低的树脂浓度的30％，而具有最高浓度的浓度缩短了20％。

研究人员还测试了新的树脂，使用专门适用于3-D成型的技术进行操纵能力。在一种技术中，称为微转器模塑，将光敏液体模塑成所需形状，然后通过暴露于紫外（UV）光而硬化。其他技术，优选的是因为其通用性，在暴露于激光束时使液体树脂的固化性能。在该过程中，称为双光子聚合，研究人员使用激光将形状“将”形状“绘制到液体树脂上并通过层构建层。一旦物体被成形，它们被碳化并用扫描电子显微镜（SEM）观察。

除了制备金字塔和光盘外，研究人员还复制了众所周知的“斯坦福兔子”，一种常用于3-D造型和计算机图形的形状。玛罗说，当他第一次看到用SEM拍摄的兔子结构的照片时，他很高兴在致命过程中举起的程度。

“当我们得到碳兔子结构时，我们非常惊讶，”玛罗说。这是令人兴奋的，他继续看看“即使用一个非常简单的实验结构，我们就可以得到这种复杂的3-D碳微观结构。”他补充说，兔子的形状将更加困难，昂贵，耗费昂贵，耗时，以创建与碳化兼容的任何方法。

该团队的下一步包括制造可用的碳微观结构，以及在本研究中测试的800摄氏度高于800摄氏度的温度下的树脂。莫罗说，移动到更高的温度可能会破坏微观结构，但有可能将表面转化为石墨，比到目前为止他们创造的碳化表面更高的导体。

出版物：Yuya Daicho等，“通过双光子微制造和微转换模塑形成三维碳微观结构”，光学材料表达，Vol。 3，第6页，第875-883（2013）; doi.org/10.1364/ome.3.000875

图像：光学材料表达