In 3D tượng David siêu nhỏ, chỉ cao 1 mm

Bản in mini tượng David cao 1mm làm bằng đồng nguyên chất. Ảnh: Giorgio Ercolano, Exaddon

Tác phẩm của Michelangelo hẳn ai cũng có thể nhận ra, song phiên bản của ETH đặc biệt ở chỗ chỉ cao có 1mm, tính cả bệ đứng, và thay vì làm bằng đá cẩm thạch như nguyên tác thì được “tạc” bằng đồng nguyên chất.

Tượng được tạo ra bằng công nghệ in 3D phát triển bởi Giorgio Ercolano, cộng tác cùng nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi giáo sư Tomaso Zambelli. Đội ngũ đã phát triển công nghệ 3D này từ một vài năm trước và có thể dùng công nghệ này để tạo nên các thành phẩm kim loại có kích thước tính bằng nanomet và milimet.

Thành phần cốt lõi của quá trình này là một micropipet được nối với một giá đỡ nhằm điều chỉnh lực mà điểm pipet chạm vào chất nền. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể đặt các kim loại hòa tan điện hóa lên một chất nền dẫn điện với độ chính xác cao

Nhờ phép đo lực quang giúp tự động hóa quá trình, họ có thể xây dựng lớp cấu trúc kim loại cực nhỏ theo từng lớp. Exaddon, một phân hiệu của ETH, đã sử dụng phương pháp in kim loại kích thước siêu nhỏ này và thực hiện cải tiến nó, đặc biệt là về tốc độ.

Bức tượng siêu nhỏ 1 mm và nguyên tác cao hơn 5m. Ảnh: Đại học ETH Zurich.

Tượng David siêu nhỏ được in ra nhằm đánh dấu tiềm năng về công nghệ mới này. Trước đó, nhóm nghiên cứu chủ yếu chỉ “in” được các vật dưới dạng cuộn hoặc cột siêu nhỏ.

“Tuy nhiên, quá trình này cho phép chúng tôi in được mọi cấu trúc và dạng hình học phức tạp”, Ercolano phát biểu. Bức tượng được hoàn thiện chỉ trong một lần in duy nhất mà không cần bất kì khuôn mẫu hay hỗ trợ nào. Với dữ liệu tượng về David có sẵn miễn phí trên internet, nhà nghiên cứu còn tự tin có thể in được cả căn phòng nơi tượng David được trưng bày.

Tượng David được in theo 2 kích cỡ: một bản cao 1 milimet và bản còn lại nhỏ hơn 10 lần. Tuy nhiên, “hình” in càng nhỏ thì độ phân giải lại càng kém. Các vật thể kim loại hiển vi thường có kích cỡ từ 1 micromet (µm), còn các vật phức tạp và chi tiết hơn sẽ nằm trong khoảng từ 100 µm đến 1 mm. Về mặt thời gian, để in mô hình 1 mm, thiết bị cần 30 giờ, và chỉ 20 phút để in bản nhỏ hơn.

Theo lí thuyết, hệ thống có thể in vật cao đến 5 mm, song trên thực tế, hộp mực máy in chỉ chứa được 1 microlit “mực”, không đủ để tạo một cái tượng David lớn hơn. Tuy vậy, nó lại đủ mực để in hàng nghìn hàng vạn mẫu siêu nhỏ.

Giáo sư Zambelli rất hài lòng về kết quả thu được và mong nó sẽ được áp dụng vào thực tế. Quy trình in này được kì vọng áp dụng nhiều nhất với ngành công nghiệp điện tử. Nhờ có nó, nhà sản xuất có thể kết nối chip máy tính với nhau hoặc sửa chữa các hệ thống vi điện tử một cách chính xác. Trong đó, đồng là vật liệu được quan tâm số một.

Thành quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Micromachines.