近年来,3D打印已经在各个领域得到应用,产生了引人注目的艺术作品、更廉价的产品和高度精细的物理模型。其中一个引起人们关注的应用是纳米级的3D打印物体,这些物体可以用于制造微型电子设备,尤其是那些使用光学部件的设备。然而,迄今为止,大多数这类应用仅限于使用聚合物材料制造物体,因为聚合物材料可以容易地通过熔化和冷却硬化的方式加工。

       2023年6月7日,来自卡尔斯鲁厄理工学院、加州大学欧文分校和爱德华兹生命科学公司的材料科学家,已成功开发出一种能够以比之前更低温度的方式进行3D打印纳米级玻璃结构的方法。在《科学》杂志上发表的研究中,Jens
Bauer、Cameron Crook和Tommaso Baldacchini利用他们的技术打印出了各种纳米级结构。帕多瓦大学的Paolo
Colombo和Giorgia
Franchin在同一期刊上发表了一篇综述文章,概述了用于打印纳米级玻璃和陶瓷的方法以及团队在这项新工作中的进展。

20230612145857168655313787182

      
事实上,聚合物材料无法提供基于光学的纳米光子学所需的分辨率,但由于烧结(通过高温熔化形成固体)需要极高的温度,因此以3D打印方式制造玻璃结构的尝试只获得了部分成功。在这项新的研究中,研究团队找到了一种在几乎是传统方法温度一半的条件下进行纳米级结构3D打印的方法。

      
与其他方法不同,研究人员没有使用悬浮的二氧化硅纳米颗粒,而是利用多面体低聚倍半硅氧烷分子构建了液态树脂笼状结构。然后,团队使用该树脂作为墨水进行3D打印,随后将打印出的结构加热到650°C(而其他方法需要加热到1100°C)。加热过程去除有机成分并将笼状结构烧结成连续的玻璃材料。

     该团队通过3D打印微透镜和其他微小物体对他们的方法进行了测试,并建议将该方法应用于光学级熔融石英的片上打印。这项研究的突破在于采用了低温条件下的3D打印技术,使得纳米级玻璃结构的制造更加可行。传统方法中需要高温烧结的限制得以克服,而使用液态树脂笼状结构的方法使得纳米级结构能够以更低的温度固化成连续的玻璃材料。
       这一技术的应用前景广阔。纳米级的3D打印物体可以应用于微电子领域,尤其是光学部件的制造。通过提高纳米级结构的分辨率,可以实现更小型化、更高性能的微型光学元件。此外,将该技术应用于光学级熔融石英的片上打印,可以进一步扩展其应用范围。

作者 zhiyongz

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注