Новый способ 3D-печати наноразмерного кварцевого стекла позволяет использовать гораздо более низкие температуры

Отчет от 5 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Боб Йирка, Phys.org

Ученые-материаловеды из Технологического института Карлсруэ, Калифорнийского университета в Ирвине и компании Edwards Lifesciences разработали способ 3D-печати наноразмерных стеклянных структур при гораздо более низких температурах, чем предыдущие методы.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Science, Йенс Бауэр, Кэмерон Крук и Томмазо Балдаккини использовали свою технику для печати различных наноструктур. Паоло Коломбо и Джорджия Франчин из Университета Падуи опубликовали перспективную статью в том же выпуске журнала, в которой описываются методы, используемые для печати наноразмерных стекол и керамики, а также работа, проделанная командой в рамках этого нового проекта.

В последние годы 3D-печать стала применяться в различных сферах, в результате чего появились впечатляющие произведения искусства, менее дорогие продукты и высокодетализированные физические модели. Одним из применений, вызвавших интерес, является 3D-печать объектов наномасштаба — такие объекты используются при создании крошечных электронных устройств, особенно тех частей, которые используют свет. До сих пор большинство таких применений ограничивалось производством изделий из полимеров из-за легкости, с которой основной материал можно расплавить, а затем дать ему затвердеть путем охлаждения.

Но полимеры не обеспечивают разрешения, необходимого для световой нанофотоники. К сожалению, попытки напечатать 3D-стеклянные конструкции оказались лишь частично успешными из-за чрезвычайно высоких температур, необходимых для спекания (плавления с образованием твердой массы). В рамках этой новой работы исследовательская группа нашла способ печатать наноразмерные структуры при температурах, почти вдвое ниже, чем при традиционных подходах.

Вместо использования суспендированных наночастиц кремнезема, как и в других методах, исследователи создали структуру в форме клетки из жидкой смолы вокруг многогранных олигомерных молекул силсесквиоксана. Затем команда использовала смолу в качестве чернил для 3D-печати объектов, а затем нагрела их до 650°C (другие методы требуют нагрева до 1100°C). Нагревание избавило от органических компонентов и превратило клетки в сплошной стеклянный материал.

Команда протестировала свой подход с помощью 3D-печати микролинз и других крошечных объектов и предположила, что его можно использовать для печати на кристалле плавленого кварца оптического класса.

Больше информации: Дж. Бауэр и др., Безагломерационный низкотемпературный путь к 3D-печати наноразмерного оптического стекла, Science (2023). DOI: 10.1126/science.abq3037.

Паоло Коломбо и др., Улучшение производства стеклянных наноструктур, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi2747.

Информация журнала:Наука

© 2023 Сеть Science X