近日,斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的研究人员在3D打印领域取得了重大突破,他们使用打印石英玻璃结构的简化技术制造出了世界上最小的酒杯,比人的头发还要窄。
该技术利用亚皮秒激光脉冲的非线性吸收,将氢倍半硅氧烷与石英玻璃进行局部交联。这种具有亚微米分辨率的固体石英玻璃3D打印方法证明了无需烧结步骤即可制造石英玻璃,并且具有多种应用的潜力,包括电信和机器人技术。
这种3D打印酒杯只能够在扫描电子显微镜下才能看到,只有几十微米高。全部由二氧化硅玻璃制成,这是对微小玻璃结构的新打印技术的展示。
这个过程从一小群被称为氢硅氧烷(HSQ)的材料开始,其中含有形成硅玻璃(二氧化硅)所需的成分。为此,该液体被激光脉冲击中,每个脉冲仅持续万亿分之一秒,这使得HSQ在激光的焦点处交联成硅玻璃。这个过程能够创建小至65 x 260纳米的体素(3D像素),使系统能够在HSQ中直接打印物体。
该团队表示,这种技术比现有的玻璃3D打印方法要有效得多,后者通常需要长时间的高温,不仅如此,以这种方式制造的物体在使用过程中仍能承受高温。
然而,这并不只是一种令人印象深刻的新艺术形式的曙光。研究人员说,它可以用来为光学系统制造更小、更精确的玻璃部件,如镜片或谐振器。事实上,这些部件可以直接在光缆的顶端进行3D打印。
该研究的共同作者Kristinn Gylfason说:"互联网的主干是基于玻璃制成的光纤。在这些系统中,需要各种过滤器和耦合器,现在可以通过我们的技术进行3D打印。这开启了许多新的可能性"。
这项研究发表在《自然通讯》杂志上,https://www.nature.com/articles/s41467-023-38996-3#Sec2。 |
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