在微納米技術領域，制造精密微器械是一項極具挑戰性的任務，尤其是在要求極高的尺寸精度和表面質量的情況下。
最近，清華大學的研究團隊在《Extreme Mechanics Letters》上發表的論文《An integrated push-to-pull micromechanical device: Design, fabrication, and in-situ experiment》中，展示了一種集成的推拉式微機械裝置，該裝置的設計、制造和原位實驗為微納米尺度機械實驗提供了新的可能性。
這項研究中，單色科技為在不銹鋼上切割最小筋寬為5μm的精密微器械提供了一種高效、精確的解決方案。
清華大學團隊主導的微納米力學測試裝置解決了傳統宏觀力學測試技術在納米尺度材料測試中的諸多難題，如夾持困難、載荷測量不準確等，并克服了現有方法設備復雜、操作繁瑣且難以高精度測量的局限性。通過高精度、原位測量納米材料的力學性能，為納米材料在高端微電子器件中的應用提供了可靠的技術支持，顯著提升了其可靠性和應用前景，為納米技術的進一步發展奠定了堅實基礎。 應用案例 通過設計制作的原位力學拉伸裝置，對典型的納米尺度材料SiC納米線進行了相應的原位拉伸實驗分析，如圖1所示，通過控制壓電驅動模塊，使得位移加載速率可以達到~10 nm/s, 保證整個拉伸過程是一個準靜態拉伸過程。拉伸過程中，SiC納米線并未出現顯著的塑性變形，在204 s時刻，納米線突然發生斷裂。本文一共測量了三組數據，并將得到的數據統計在圖2當中，和以往學者的研究結果進行對比，在納米線位于200-400 nm直徑的范圍內，本文的測量數據與以往測量結果一致，并且發現該納米線直徑越小，表現出模量和強度越強的特征。 圖1：SiC納米線原位拉伸過程 圖2：SiC納米線的模量以及斷裂強度分布
本次項目中，清華大學的研究團隊使用了單色科技的飛秒激光精密切割設備，該設備可以實現微納結構的高精度加工，為微機械原位拉伸裝置的制造提供了高效、精準的解決方案，助力納米材料力學性能的精準測量。 傳統的微機械裝置制造技術，如光刻和聚焦離子束（FIB）刻蝕，雖然能夠實現高精度的加工，但往往成本高昂、效率低下，且在處理硬質材料如不銹鋼時存在一定的局限性。而飛秒激光超精細冷加工技術則具有獨特的優勢。 樣品測量數據 飛秒激光的脈沖持續時間遠小于熱弛豫時間，加工過程中幾乎沒有熱量產生，俗稱“冷”加工，可以利用飛秒激光對任何材料進行超精細切割、打孔、刻蝕等加工，可直接避免常規長脈沖激光加工過程中，材料由于熱量累積導致的過熱開裂、氧化、熔化等現象。其次，飛秒激光加工無需掩模，這不僅簡化了加工流程，還降低了制造成本。此外，飛秒激光超高的峰值功率，使得其對加工材料無選擇性，能夠處理任何材料，如金屬、非金屬、高溫合金、半導體、陶瓷和高分子聚合物等，這為微機械裝置的設計和制造提供了更大的靈活性。
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