在微纳米技术领域，制造精密微器械是一项极具挑战性的任务，尤其是在要求极高的尺寸精度和表面质量的情况下。
最近，清华大学的研究团队在《Extreme Mechanics Letters》上发表的论文《An integrated push-to-pull micromechanical device: Design, fabrication, and in-situ experiment》中，展示了一种集成的推拉式微机械装置，该装置的设计、制造和原位实验为微纳米尺度机械实验提供了新的可能性。
这项研究中，单色科技为在不锈钢上切割最小筋宽为5μm的精密微器械提供了一种高效、精确的解决方案。
清华大学团队主导的微纳米力学测试装置解决了传统宏观力学测试技术在纳米尺度材料测试中的诸多难题，如夹持困难、载荷测量不准确等，并克服了现有方法设备复杂、操作繁琐且难以高精度测量的局限性。通过高精度、原位测量纳米材料的力学性能，为纳米材料在高端微电子器件中的应用提供了可靠的技术支持，显著提升了其可靠性和应用前景，为纳米技术的进一步发展奠定了坚实基础。 应用案例 通过设计制作的原位力学拉伸装置，对典型的纳米尺度材料SiC纳米线进行了相应的原位拉伸实验分析，如图1所示，通过控制压电驱动模块，使得位移加载速率可以达到~10 nm/s, 保证整个拉伸过程是一个准静态拉伸过程。拉伸过程中，SiC纳米线并未出现显著的塑性变形，在204 s时刻，纳米线突然发生断裂。本文一共测量了三组数据，并将得到的数据统计在图2当中，和以往学者的研究结果进行对比，在纳米线位于200-400 nm直径的范围内，本文的测量数据与以往测量结果一致，并且发现该纳米线直径越小，表现出模量和强度越强的特征。 图1：SiC纳米线原位拉伸过程 图2：SiC纳米线的模量以及断裂强度分布
本次项目中，清华大学的研究团队使用了单色科技的飞秒激光精密切割设备，该设备可以实现微纳结构的高精度加工，为微机械原位拉伸装置的制造提供了高效、精准的解决方案，助力纳米材料力学性能的精准测量。 传统的微机械装置制造技术，如光刻和聚焦离子束（FIB）刻蚀，虽然能够实现高精度的加工，但往往成本高昂、效率低下，且在处理硬质材料如不锈钢时存在一定的局限性。而飞秒激光超精细冷加工技术则具有独特的优势。 样品测量数据 飞秒激光的脉冲持续时间远小于热弛豫时间，加工过程中几乎没有热量产生，俗称“冷”加工，可以利用飞秒激光对任何材料进行超精细切割、打孔、刻蚀等加工，可直接避免常规长脉冲激光加工过程中，材料由于热量累积导致的过热开裂、氧化、熔化等现象。其次，飞秒激光加工无需掩模，这不仅简化了加工流程，还降低了制造成本。此外，飞秒激光超高的峰值功率，使得其对加工材料无选择性，能够处理任何材料，如金属、非金属、高温合金、半导体、陶瓷和高分子聚合物等，这为微机械装置的设计和制造提供了更大的灵活性。
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