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专题 09 说明文阅读
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3D打印新技术精细“雕刻”光子晶体
都芃
①五彩缤纷的蝴蝶翅膀、光鲜靓丽的孔雀羽毛、闪耀着金属光泽的昆虫甲壳……点缓着这些大自然奇妙杰作的并非普通素,而是光与光子晶体结构发生散射、干涉、衍射等作用后形成的结构。
②光子晶体是由不同折射率介质周期性排列而形成的光学超材料,也被称为“光学半导体”。通过设计和制造光子晶体材料及相关器件来控制光子运动,并在此基础上进一步实现光子晶体材料的各种应用,是人们长久以来的梦想。
③近日,中国科学院化学研究所绿印刷院重点实验室研究团队利用连续数字光处理3D打印技术,实现了具有明亮结构的三维光子晶体结构制备,为创新结构制备方法及扩展3D打
印的应用开创了新的途径。
④据介绍,虽然近年来有一些将3D打印技术应用于多种图案化光子晶体制备的案例,但普通的3D打印技术因为墨水中树脂的光固化速度和纳米粒子组装速度的差异,存在结构效果较差、打印精度较低、难以实现复杂三维结构等问题。上述方法制备的多种图案化光子晶体具有表面形貌粗糙和保真度较差等缺陷,难以被广泛应用于光学器件中。
⑤要实现高精度、高保真的光子晶体结构3D打印,就必须开拓出新的方法。此次研究中,研究团队使用了连续数字光处理3D打印技术。与常见的将原材料层层挤出、堆叠而成的3D打印技术不同,连续数字光处理3D打印技术基于光敏树脂材料在紫外线照射下会快速固化的特性,利用紫外线光束在光敏树脂溶液中雕刻形成3D结构。
⑥此次研究团队所采用的连续数字光处理3D打印方法主要的打印步骤如下:首先,在透明基板上滴上墨水,将墨水上方的成型平面缓缓下降,与墨水进行接触;接下来,通过基板下方的光束将打印图案照射在墨水上;之后,受到紫外线照射的墨水会凝固成预先设计好的形状。一滴滴小小的墨水被“雕刻”为一个3D光子晶体结构,其整个产生的过程仿佛是从基板上“生长”出来。
⑦除了创新打印方式,此次研究中,研究团队对打印所需的墨水也进行了大胆革新。研究中,最困难的环节就是打印墨水的开发。
⑧针对上述问题,研究团队创造性地研发出了利用氢键辅助的胶体颗粒墨水,赋予了打印结构高质量的结构与光子晶体特性。研究团队研发的墨水由三部分组成:实现三维结构构建的光固化单体和光引发剂、保证结构的纳米颗粒、减少光散射的添加剂。
⑨在此次研究中,研究团队发现,视角、胶体颗粒粒径以及打印速度等因素都会影响3D结构的呈现。当胶体颗粒粒径和打印速度不变时,随着视角增加,结构蓝移,即从橙转变为黄绿,最后转变为蓝紫。这种视角依赖的特性,使得连续数字光处理3D打印技术在个性化珠宝配饰及装饰、艺术创作等领域有着比较广阔的应用前景。
⑩除了视角变化会影响结构的呈现外,当打印速度固定时,控制固定胶体颗粒粒径、调节打印速度,都可以得到覆盖可见光范围的系列结构。采用顺序切片、依次投影、分段打印的方式,还可使同一物体结构上呈现出多种结构。
除了实现“信手拈来”般地制备结构,研究团队利用此种连续数字光处理3D打印技术制备
出的多种具有光滑内外表面、低光学损耗及颜选择性的线性光传输和非线性光传输3D结构,也验证了该方法在制造高效光学传输器件方面的独特优势。未来研究团队会在光子晶体功能器件的制备方面继续进行新的探索。
(选自《人民日报》2023年1月3日,有删改)
1.为了实现高精度、高保真的光子晶体结构3D打印,研究团队开拓了哪些新的方法?请根据全文内容简要概括。
韩国现代汽车2.文章第⑤段运用了什么说明方法?有什么作用?
3.文章第⑥段中的“生长”体现了说明文语言的什么特点?用在此处有何表达效果?
4.下列关于文章内容的理解,不正确的一项是( )
A.普通的3D打印技术难以被广泛应用于光学器件中,是因为用它制备的多种图案化光子晶体具有表面形貌粗糙和保真度较差等缺陷。
B.连续数字光处理3D打印技术,实现了具有明亮结构的三维光子晶体结构制备,为创
新结构制备方法及扩展3D打印的应用开创了新途径。
C.研究团队在研究过程中发现,影响3D结构呈现的主要因素是视角、胶体颗粒粒径和打印速度。
D.只要控制好固定胶体颗粒粒径,调节好打印速度,就可以得到覆盖可见光范围的系列结构。
阅读下面文字,完成下面小题。
嵌地名成语——地名文化的活化石
安志伟
成语是人们长期以来习用的、简洁精辟的定型词组或短句;地名是历史和文化的宝贵遗产。当地名嵌入成语内部,二者便紧密联系在了一起,成为了解和研究地名文化的独特视角。
成语中的自然地理实体名称多为一些山河湖海的名称。有些成语对自然地理实体的某种状
态或者特性进行概括,构成成语的字面意义。比如“泾渭分明”记录了一个奇特的自然现象,其中“泾渭”是一清一浊两条河之名,交汇时两股清浊分明的水汇到一起。有些成语中的自然地理实体为成语关涉事件的发生地。如“东山再起”中的“东山”是再次被重用的东晋名臣谢安长期隐居的地方。
成语中的行政区划名称,多为春秋战国时期的诸侯国名和秦统一后不同朝代的州府县名。如“朝秦暮楚、楚才晋用、楚尾吴头、齐东野语、围魏救赵”等成语中的“秦、楚、晋、吴、齐、魏、赵”是实力较为雄厚的诸侯国。“洛阳纸贵、桂林一枝、败走麦城、山阴道上、暗度陈仓”中的“洛阳、桂林、麦城、山阴、陈仓”等地名都是特定历史事件的发生地,在成语形成过程中属于关键性要素。
此外,还有少量具有重要地理方位意义的交通运输设施名称也进入到成语中。比如“阳关大道”中的“阳关”是古代通向西域的关隘。
嵌地名成语是地名文化的缩影。地名之所以进入到成语中,与地名的特点密切相关。每一个嵌地名成语的背后,都有一种独特的文化内涵、一段经典的历史故事。
成语“邯郸学步”也叫“寿陵失步”,出自《庄子·秋水》中的寓言故事:战国时期燕国寿陵有个少年,听说赵国都城邯郸的人们走路姿态特别优美,于是长途跋涉,学步于邯郸,“未得国能,又失其故行矣,直匍匐而归耳。”因而李白有诗云:“寿陵失本步,笑煞邯郸人。”战国时期赵国都城邯郸是当时的文化中心,这里学术发达、思想活跃,诸多历史事件发端于此。在此活动的荀子、公孙龙等一批思想家善于观察、思辨和概括,善于变具象为抽象。这样的学术氛围和人文环境催生了大量成语,也逐步养成了萃取最佳字词凝练为成语的语言习惯。时至今日,跟邯郸相关的成语有1500多条。2005年,邯郸被中国文联和中国民间文艺家协会称为“中国成语典故之都”。