近日,斯德哥爾摩KTH皇家理工學(xué)院的研究人員在3D打印領(lǐng)域取得了重大突破,他們使用打印石英玻璃結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化技術(shù)制造出了世界上最小的酒杯,比人的頭發(fā)還要窄。
該技術(shù)利用亞皮秒激光脈沖的非線性吸收,將氫倍半硅氧烷與石英玻璃進(jìn)行局部交聯(lián)。這種具有亞微米分辨率的固體石英玻璃3D打印方法證明了無需燒結(jié)步驟即可制造石英玻璃,并且具有多種應(yīng)用的潛力,包括電信和機(jī)器人技術(shù)。
這種3D打印酒杯只能夠在掃描電子顯微鏡下才能看到,只有幾十微米高。全部由二氧化硅玻璃制成,這是對(duì)微小玻璃結(jié)構(gòu)的新打印技術(shù)的展示。
這個(gè)過程從一小群被稱為氫硅氧烷(HSQ)的材料開始,其中含有形成硅玻璃(二氧化硅)所需的成分。為此,該液體被激光脈沖擊中,每個(gè)脈沖僅持續(xù)萬億分之一秒,這使得HSQ在激光的焦點(diǎn)處交聯(lián)成硅玻璃。這個(gè)過程能夠創(chuàng)建小至65 x 260納米的體素(3D像素),使系統(tǒng)能夠在HSQ中直接打印物體。
該團(tuán)隊(duì)表示,這種技術(shù)比現(xiàn)有的玻璃3D打印方法要有效得多,后者通常需要長(zhǎng)時(shí)間的高溫,不僅如此,以這種方式制造的物體在使用過程中仍能承受高溫。
然而,這并不只是一種令人印象深刻的新藝術(shù)形式的曙光。研究人員說,它可以用來為光學(xué)系統(tǒng)制造更小、更精確的玻璃部件,如鏡片或諧振器。事實(shí)上,這些部件可以直接在光纜的頂端進(jìn)行3D打印。
該研究的共同作者Kristinn Gylfason說:"互聯(lián)網(wǎng)的主干是基于玻璃制成的光纖。在這些系統(tǒng)中,需要各種過濾器和耦合器,現(xiàn)在可以通過我們的技術(shù)進(jìn)行3D打印。這開啟了許多新的可能性"。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然通訊》雜志上,https://www.nature.com/articles/s41467-023-38996-3#Sec2。 |
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