Nova maneira de realizar impressão 3D de vidro de sílica em nanoescala permite temperaturas muito mais baixas

Relatório de 5 de junho de 2023

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por Bob Yirka, Phys.org

Cientistas de materiais do Karlsruhe Institute of Technology, da Universidade da Califórnia, Irvine e Edwards Lifesciences desenvolveram uma maneira de imprimir em 3D estruturas de vidro em nanoescala a temperaturas muito mais baixas do que os métodos anteriores.

Em seu estudo, relatado na revista Science, Jens Bauer, Cameron Crook e Tommaso Baldacchini usaram sua técnica para imprimir uma variedade de nanoestruturas. Paolo Colombo e Giorgia Franchin, da Universidade de Pádua, publicaram um artigo da Perspective na mesma edição da revista descrevendo os métodos usados ​​para imprimir vidros e cerâmicas em nanoescala e o trabalho realizado pela equipe neste novo esforço.

Nos últimos anos, a impressão 3D foi aplicada a uma variedade de aplicações, resultando em obras de arte impressionantes, produtos mais baratos e modelos físicos altamente detalhados. Uma aplicação que tem gerado interesse é a impressão 3D de objetos em nanoescala – tais objetos são úteis na criação de minúsculos dispositivos eletrônicos, particularmente aquelas peças que usam luz. Até agora, a maioria dessas aplicações limitava-se à produção de objetos feitos de polímeros devido à facilidade com que o material de base pode ser derretido e depois endurecido por resfriamento.

Mas os polímeros não fornecem a resolução necessária para a nanofotônica baseada em luz. Infelizmente, as tentativas de imprimir estruturas de vidro 3D foram apenas parcialmente bem-sucedidas devido às temperaturas extremamente altas necessárias para a sinterização (derretimento para formar uma massa sólida). Nesse novo esforço, a equipe de pesquisa encontrou uma maneira de imprimir estruturas em nanoescala a temperaturas quase metade daquelas das abordagens tradicionais.

Em vez de usar nanopartículas de sílica suspensas, como em outros métodos, os pesquisadores criaram uma estrutura em forma de gaiola de resina líquida em torno de moléculas oligoméricas poliédricas de silsesquioxano. A equipe então usou a resina como tinta para objetos de impressão 3D e os aqueceu a 650°C (outros métodos requerem aquecimento a 1100°C). O aquecimento eliminou os componentes orgânicos e forjou as gaiolas em um material de vidro contínuo.

A equipe testou sua abordagem por microlentes de impressão 3D e outros objetos minúsculos e sugere que ela poderia ser usada para impressão no chip de sílica fundida de grau óptico.

Mais Informações: J. Bauer et al, Uma rota sem sinterização de baixa temperatura para impressão 3D em vidro de grau óptico em nanoescala, Science (2023). DOI: 10.1126/science.abq3037

Paolo Colombo et al, Melhorando a fabricação de nanoestruturas de vidro, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi2747

Informações do jornal:Ciência

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