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纳米技术+3D打印 超精密制造新方法

重拾记忆
2021-03-01 15:11:01

在超精密制造领域,3D打印技术却因为精度不够无法实现玻璃等光学仪器器件的制造。不过,德国弗莱堡大学的科学家与3D打印制造商Nanoscribe解决了这个问题,他们利用双光子聚合(2PP)系统实现更高的分辨率,从而打造纳米级别的石英玻璃结构。

超精密打印

使用Glassomer 3D打印材料打印的直立微透镜

研究人员新方法的核心是他们的新型Glassomer硅酸盐纳米复合材料,该复合材料由包裹在粘合剂基质中的二氧化硅纳米颗粒组成。尽管该团队以前设法在SLA流程中使用该材料,但由于其透明度较低,因此无法将其用于2PP 3D打印玻璃光学器件。 

 

为了解决这个问题,科学家们提高了树脂的化学交联度,使其固化速度更快。这不仅有助于其化学稳定性,而且具有91.6%的透明度。利用他们改良的混合物和Photonic Professional GT2 3D打印机,该团队随后制造了一系列原型聚合物纳米结构。

 

印刷后,将样品浸入甲醇中以消除任何未聚合的材料,并在600°C的温度下加热以除去其聚合物粘合剂。然后将所得零件烧结到熔融石英玻璃中,尽管这些零件收缩率较小,但也可以印刷为高度复杂的结构。

 

为了证明这一点,团队3D一起打印了三个直立式微透镜,其表面粗糙度为6.1 nm,而无需任何后处理。此外,这些器件的平均折射率为1.4585,使其与商用玻璃光学器件的特性几乎相同。   

 

通过进一步的研发和针对特定应用的参数集,研究小组得出结论,可以采用他们的新方法来创建具有广泛的光子学,生命科学和生物医学工程应用的新一代超光滑玻璃组件。

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