近年來，3D打印已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，產(chǎn)生了引人注目的藝術(shù)作品、更廉價(jià)的產(chǎn)品和高度精細(xì)的物理模型。其中一個(gè)引起人們關(guān)注的應(yīng)用是納米級(jí)的3D打印物體，這些物體可以用于制造微型電子設(shè)備，尤其是那些使用光學(xué)部件的設(shè)備。然而，迄今為止，大多數(shù)這類應(yīng)用僅限于使用聚合物材料制造物體，因?yàn)榫酆衔锊牧峡梢匀菀椎赝ㄟ^熔化和冷卻硬化的方式加工。

2023年6月7日，據(jù)資源庫了解，來自卡爾斯魯厄理工學(xué)院、加州大學(xué)歐文分校和愛德華茲生命科學(xué)公司的材料科學(xué)家，已成功開發(fā)出一種能夠以比之前更低溫度的方式進(jìn)行3D打印納米級(jí)玻璃結(jié)構(gòu)的方法。

在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的研究中，Jens Bauer、Cameron Crook和Tommaso Baldacchini利用他們的技術(shù)打印出了各種納米級(jí)結(jié)構(gòu)。帕多瓦大學(xué)的Paolo Colombo和Giorgia Franchin在同一期刊上發(fā)表了一篇綜述文章，概述了用于打印納米級(jí)玻璃和陶瓷的方法以及團(tuán)隊(duì)在這項(xiàng)新工作中的進(jìn)展。

事實(shí)上，聚合物材料無法提供基于光學(xué)的納米光子學(xué)所需的分辨率，但由于燒結(jié)（通過高溫熔化形成固體）需要極高的溫度，因此以3D打印方式制造玻璃結(jié)構(gòu)的嘗試只獲得了部分成功。在這項(xiàng)新的研究中，研究團(tuán)隊(duì)找到了一種在幾乎是傳統(tǒng)方法溫度一半的條件下進(jìn)行納米級(jí)結(jié)構(gòu)3D打印的方法。

與其他方法不同，研究人員沒有使用懸浮的二氧化硅納米顆粒，而是利用多面體低聚倍半硅氧烷分子構(gòu)建了液態(tài)樹脂籠狀結(jié)構(gòu)。然后，團(tuán)隊(duì)使用該樹脂作為墨水進(jìn)行3D打印，隨后將打印出的結(jié)構(gòu)加熱到650°C（而其他方法需要加熱到1100°C）。加熱過程去除有機(jī)成分并將籠狀結(jié)構(gòu)燒結(jié)成連續(xù)的玻璃材料。

該團(tuán)隊(duì)通過3D打印微透鏡和其他微小物體對(duì)他們的方法進(jìn)行了測試，并建議將該方法應(yīng)用于光學(xué)級(jí)熔融石英的片上打印。

這項(xiàng)研究的突破在于采用了低溫條件下的3D打印技術(shù)，使得納米級(jí)玻璃結(jié)構(gòu)的制造更加可行。傳統(tǒng)方法中需要高溫?zé)Y(jié)的限制得以克服，而使用液態(tài)樹脂籠狀結(jié)構(gòu)的方法使得納米級(jí)結(jié)構(gòu)能夠以更低的溫度固化成連續(xù)的玻璃材料。

這一技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊。納米級(jí)的3D打印物體可以應(yīng)用于微電子領(lǐng)域，尤其是光學(xué)部件的制造。通過提高納米級(jí)結(jié)構(gòu)的分辨率，可以實(shí)現(xiàn)更小型化、更高性能的微型光學(xué)元件。此外，將該技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)級(jí)熔融石英的片上打印，可以進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。

近年來，3D打印已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，產(chǎn)生了引人注目的藝術(shù)作品、更廉價(jià)的產(chǎn)品和高度精細(xì)的物理模型。其中一個(gè)引起人們關(guān)注的應(yīng)用是納米級(jí)的3D打印物體，這些物體可以用于制造微型電子設(shè)備，尤其是那些使用光學(xué)部件的設(shè)備。然而，迄今為止，大多數(shù)這類應(yīng)用僅限于使用聚合物材料制造物體，因?yàn)榫酆衔锊牧峡梢匀菀椎赝ㄟ^熔化和冷卻硬化的方式加工。

2023年6月7日，據(jù)資源庫了解，來自卡爾斯魯厄理工學(xué)院、加州大學(xué)歐文分校和愛德華茲生命科學(xué)公司的材料科學(xué)家，已成功開發(fā)出一種能夠以比之前更低溫度的方式進(jìn)行3D打印納米級(jí)玻璃結(jié)構(gòu)的方法。

在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的研究中，Jens Bauer、Cameron Crook和Tommaso Baldacchini利用他們的技術(shù)打印出了各種納米級(jí)結(jié)構(gòu)。帕多瓦大學(xué)的Paolo Colombo和Giorgia Franchin在同一期刊上發(fā)表了一篇綜述文章，概述了用于打印納米級(jí)玻璃和陶瓷的方法以及團(tuán)隊(duì)在這項(xiàng)新工作中的進(jìn)展。

事實(shí)上，聚合物材料無法提供基于光學(xué)的納米光子學(xué)所需的分辨率，但由于燒結(jié)（通過高溫熔化形成固體）需要極高的溫度，因此以3D打印方式制造玻璃結(jié)構(gòu)的嘗試只獲得了部分成功。在這項(xiàng)新的研究中，研究團(tuán)隊(duì)找到了一種在幾乎是傳統(tǒng)方法溫度一半的條件下進(jìn)行納米級(jí)結(jié)構(gòu)3D打印的方法。

與其他方法不同，研究人員沒有使用懸浮的二氧化硅納米顆粒，而是利用多面體低聚倍半硅氧烷分子構(gòu)建了液態(tài)樹脂籠狀結(jié)構(gòu)。然后，團(tuán)隊(duì)使用該樹脂作為墨水進(jìn)行3D打印，隨后將打印出的結(jié)構(gòu)加熱到650°C（而其他方法需要加熱到1100°C）。加熱過程去除有機(jī)成分并將籠狀結(jié)構(gòu)燒結(jié)成連續(xù)的玻璃材料。

該團(tuán)隊(duì)通過3D打印微透鏡和其他微小物體對(duì)他們的方法進(jìn)行了測試，并建議將該方法應(yīng)用于光學(xué)級(jí)熔融石英的片上打印。

這項(xiàng)研究的突破在于采用了低溫條件下的3D打印技術(shù)，使得納米級(jí)玻璃結(jié)構(gòu)的制造更加可行。傳統(tǒng)方法中需要高溫?zé)Y(jié)的限制得以克服，而使用液態(tài)樹脂籠狀結(jié)構(gòu)的方法使得納米級(jí)結(jié)構(gòu)能夠以更低的溫度固化成連續(xù)的玻璃材料。

這一技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊。納米級(jí)的3D打印物體可以應(yīng)用于微電子領(lǐng)域，尤其是光學(xué)部件的制造。通過提高納米級(jí)結(jié)構(gòu)的分辨率，可以實(shí)現(xiàn)更小型化、更高性能的微型光學(xué)元件。此外，將該技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)級(jí)熔融石英的片上打印，可以進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。