3D打印登今日最新《Science》：低温3D打印玻璃

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分类：行业动态
发布时间：2023-06-02 18:18
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2023年6月1日，德国卡尔斯鲁厄理工学院与多家单位的研究人员在最新一期《Science》上发表题为A sinterless, low-temperature route to 3D print nanoscale optical-grade glass的研究论文，报道了一种无烧结的低温3D打印策略，可制造复杂的透明熔融二氧化硅玻璃纳米结构，为无机固体的微米和纳米3D打印树立了标杆。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq3037

研究简介

二氧化硅玻璃的3D打印主要采用传统的颗粒烧结技术，通常需要通过高温固化，这便限制了它们在微系统技术中的91香蕉视频超污，从而阻碍了技术突破。本研究介绍了以笼型聚倍半硅氧烷(POSS)树脂为材料，采用双光子聚合（TPP）3D打印工艺制备的、无需烧结的自由形态熔融二氧化硅纳米结构。

与颗粒负载的牺牲粘合剂相反，POSS树脂本身构成连续的硅氧分子网络，仅在650°C下形成透明的熔融二氧化硅。这个温度比将离散的二氧化硅颗粒融合成连续体的烧结温度低500°C，这使得二氧化硅3D打印低于基本微系统材料的熔点。同时，本研究实现了分辨率增强至四倍，使可见光纳米光子学成为可能。通过展示该工艺优异的光学质量、机械弹性、加工便利性和可覆盖的尺寸尺度，本研究为无机固体的微纳米3D打印带来更多可能性。

研究内容简介

本研究提出了一种无烧结的低温3D打印策略，可以制造复杂的透明熔融二氧化硅玻璃纳米结构。该策略或将有助于重新定义自由形式二氧化硅玻璃制造的范式，并克服目前主导该领域的颗粒烧结技术的基本限制。

该方法的关键创新点在于所开发的POSS树脂可通过自己聚合成连续的硅氧分子网络，从而绕过了将离散二氧化硅颗粒烧结成连续体所需的极端温度，仅在650°C即可转化为熔融二氧化硅，这使得硅玻璃的自由合成低于微系统技术所需材料的熔点，突破性地使透明物质的片上3D打印有望从有机聚合物发展到有弹性的光学级熔融二氧化硅。

与此同时，该工艺突破了关键分辨率地限制，在可见光光谱中实现自由形式的二氧化硅纳米光子器件，同时能够制造数百微米大小的高纵横比结构。

图1 采用丙烯酸酯功能化POSS树脂制备高质量熔融二氧化硅纳米结构。

图2 材料表征证明在650℃下可生成原始熔融石英玻璃。

图3 3D打印的POSS玻璃能够制备高质量的自由形式微光学元件。

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