Agência de Pesquisa em Energia Italiana Enea (A Agência Nacional Italiana de Novas Tecnologias, Energia e Desenvolvimento Econômico Sustentável) publicou novos resultados mostrando o quão finamente arquitetado as espumas fabricadas com precisão com precisão se comportam quando atingidas por pulsos de laser de nanossegundos de alta potência. Descrito em 4 de junho de 2025 arxiv Pré-impressão de Mattia Cipriani et al.o trabalho combina experimentos sobre 40 J “ABC” ND: laser de vidro no Frascati Analysis Middle, Itália, com simulações completas de radiação flash-hidrodinâmica em 3D para quantificar as velocidades de ablação e mecanismos de dispersão a laser.
A ICF é um método de atingir a fusão nuclear usando explosões de energia intensas (geralmente lasers ou feixes de partículas) para comprimir e aquecer rapidamente um pequeno sedimento de combustível, normalmente feito de deutério e trítio, dois isótopos de hidrogênio.
Este estudo ressalta uma mudança elementary: a fabricação aditiva não é apenas uma ferramenta de prototipagem: agora está sendo validada como uma rota de materials de engenharia de precisão para a física de alta energia. A concordância entre simulações de física completa e diagnóstico físico marca um passo em direção ao design preditivo de fusão usando micro-am.
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Irradiação de alta intensidade
A equipe de pesquisa colaborou com o grupo de nanofotônicos a laser em Universidade de Vilnius (Lituânia) para fabricar treliças de pilha de log de 500 µm de largura por escrita direta a laser de polimerização de dois fóton (2pp). Impresso no fotopolímero híbrido SZ2080 e mantido em acessórios impressos por estereolitografia, as estruturas apresentavam espaçamento de 39 µm de filamento, 14 µm de diâmetros de suporte e uma densidade a granel de 0,35 g cm⁻³.
Os pulsos únicos de 5 ns, 1054 nm foram focados em manchas de 50 µm ou 100 µm, fornecendo intensidades de 1,3 × 10¹⁴ W cm⁻² a 7 × 10¹⁴ W cm⁻² através de espessuras alvo de 100-400 µm. Os diagnósticos resolvidos no tempo incluíram imagens de câmeras de sequência, fotodiodos rápidos para luz refletida/transmitida e espectroscopia visível para monitorar instabilidades de laser-plasma.
Simulações Valide o modelo de “onda de erosão”
Quatro corridas flash reproduziram a geometria exata da rede e o cone a laser, revelando dois casos limitadores: vigas centradas nas passagens de filamentos (“c”) e em buracos (“h”). A canalização na geometria H causou aquecimento volumétrico rápido e avanço anterior, enquanto os tiros de C se abrigavam mais lentamente. Tempos de fuga previstos de onda de erosão de 6,4 a 9,4 ns traduzidos em velocidades entre 24 µm ns⁻uo e 31 µm ns⁻uo, respectivamente.
As imagens de faixa confirmaram velocidades médias de erosão de 25 µm ns⁻¹ em menor intensidade e 29 µm ns⁻despatched na intensidade do pico, diretamente dentro dos limites de simulação. A transmissão quase zero e a refletividade altamente variável apontaram para a forte dispersão da locatória, enquanto os espectros integrados no tempo capturaram emissão de dois-plasmon-decay, sublinhando os gradientes de densidade complexos dentro da espuma em expansão.
Por que isso importa
As espumas de grife prometem a impressão a laser domar, aumentar a absorção e hospedar camadas avançadas de combustível de “cano molhado” em cápsulas de ICF de tração direta. Ao mostrar uma concordância quantitativa entre o experimento e a simulação 3D de primeiros princípios, o estudo ENEA-VILNIUS valida tanto a rota de fabricação quanto as ferramentas de modelagem necessárias para projetar alvos de fusão de próxima geração.
Padronização e atualizações de alta velocidade impulsionam a polimerização de dois fótons para a produção
O 2PP amadureceu rapidamente desde que a ENEA concebeu sua campanha de alvo de patinhos arquitetizados. Em 2024Assim, um Tu wien–Caltech–Upnano Equipe estabeleceu o primeiro Benchmarks mecânicos de especificação em massa Para peças 2PP, provar que o processo pode ser qualificado para exigir aplicativos. Antes, em 2020, Upnano, com sede em 2020, aproveitou um laser de um watt e óptica de resolução adaptativa Para cortar os tempos de construção, preservando a fidelidade do submicron. Juntos, esses avanços, o mais recente trabalho da ENEA, como parte de uma tendência mais ampla: as plataformas Micro-Am estão se tornando rápidas, repetíveis e bem caracterizadas o suficiente para fornecer metas de fusão de próxima geração e outras aplicações de alto desempenho.
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A imagem em destaque mostra o structure experimental da campanha ABC nd: Glass Laser da ENEA, mostrando posições de foto rápida, câmeras de strek e espectrômetro