Muchas técnicas de medición, como la espectroscopía, se benefician de la capacidad de dividir un solo haz de luz en dos para medir los cambios en uno de ellos. El dispositivo crucial que separa el haz es el divisor de haz.limitado a haces de luz, donde uno usa simplemente un vidrio parcialmente reflectante.
Los científicos de EPFL ahora han desarrollado un dispositivo similar para dividir haces de moléculas, donde se usan electrodos de alto voltaje para controlar el movimiento de las moléculas dentro del vacío. Los electrodos se construyen mediante un método innovador que combina la impresión 3D y la galvanoplastia parafabricación de estructuras metálicas complejas. El mismo enfoque también se puede utilizar en una amplia gama de otros experimentos. El nuevo método se publica en Revisión física aplicada y supera los problemas de fabricación anteriores, lo que abre nuevas vías.
Sean Gordon y Andreas Osterwalder, del Instituto de Ciencias e Ingeniería Química de EPFL, desarrollaron el nuevo método de fabricación y lo demostraron al construir la complicada combinación de electrodos necesarios para guiar y dividir haces de moléculas. El método de producción no solo permite formas complejashacerse pero, además, acelera la producción en un factor de 50-100.
La técnica comienza imprimiendo en 3D una pieza de plástico y luego electrochapando una capa de metal de 10 µm de espesor sobre ella. La galvanoplastia es una técnica establecida en varias ramas de la industria como la industria del automóvil, la fabricación de joyas o la plomería. En generalutiliza la electrólisis para recubrir un material conductor con una capa metálica ", pero el enchapado de piezas impresas no se ha hecho antes en el contexto de aplicaciones científicas", dice Andreas Osterwalder.
Para que las piezas de plástico impresas fueran conductoras y, por lo tanto, susceptibles de galvanoplastia, primero se pretrataron mediante un procedimiento especial desarrollado por la compañía Galvotec cerca de Zurich. Una vez que se aplicó la primera capa conductora, las piezas se pudieron tratar como si fueranmetálico. El primer paso se puede aplicar selectivamente a ciertas regiones de la pieza impresa, de modo que el dispositivo final contenga algunas áreas que sean metálicas y conductoras mientras que otras permanecen aislantes.
Este proceso permitió a los investigadores construir dos electrodos de alto voltaje eléctricamente independientes a partir de una sola pieza de plástico impresa y con la geometría correcta para la división del haz. Mientras tanto, el procedimiento permite una elección casi libre del metal de recubrimiento, incluidos algunos queser muy difícil de mecanizar
Este enfoque también produjo superficies que no tienen rasguños, huecos o abrasiones. El divisor de haz molecular utilizado para probar el nuevo método es una estructura basada en electrodos muy complejos que requieren propiedades de superficie impecables y una alineación de alta precisión ".viene gratis cuando se utiliza el enfoque de impresión 3D ", dice Andreas Osterwalder.
Además del costo, el nuevo método de impresión 3D / galvanoplastia también reduce drásticamente el tiempo de producción: la fabricación tradicional de tales estructuras a menudo puede tomar varios meses. Pero en el estudio EPFL, todos los componentes se imprimieron en 48 horas y la galvanoplastia solo tomó un díaEl tiempo más corto permite una rotación muy rápida y una mayor flexibilidad en el desarrollo y prueba de nuevos componentes.
Finalmente, la impresión 3D utiliza un flujo de trabajo completamente digital: los electrodos se imprimen directamente desde una computadora y no requieren entrada manual. Esto significa que una réplica exacta de una configuración experimental completa se puede reproducir en cualquier lugar simplemente transfiriendo un archivo de computadora.
El nuevo método de fabricación resalta el enorme potencial que tienen las impresoras 3D para la investigación fundamental, en una variedad de áreas de investigación. Demuestra especialmente que ahora podemos producir rápidamente piezas químicamente conductoras de electricidad con alta precisión y bajo costo ya que la impresión 3D esprácticamente ilimitado en términos de diseño y geometría de estructuras.
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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