《Science》：结合微尺度轴向光刻技术，实现二氧化硅玻璃的体积增材制造

【概要描述】

分类：行业动态
发布时间：2023-07-03 18:50
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2022年4月22日，美国加州大学伯克利分校的JOSEPH T. TOOMBS & HAYDENK. TAYLOR 等研究人员在《Science》上发表题为Volumetric additive manufacturing of silica glass with microscale computed axial lithography的研究论文，通过层析成像照射然后烧结的光致聚合物-二氧化硅纳米复合材料，介绍了熔融二氧化硅元件的微尺度轴向计算光刻技术(micro-CAL)。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm6459

研究简介

作为制造复杂微观几何形状的材料，玻璃被应用于许多领域，从紧凑型消费产品的微光学到化学合成和生物分析的微流体系统。但随着人们对玻璃尺寸、几何形状、表面粗糙度和机械强度要求的不断提高，传统的加工方法遭遇瓶颈。本文介绍了一种制备熔融二氧化硅组件的微尺度计算轴向光刻(micro-CAL)工艺，通过层析照射光聚合物二氧化硅纳米复合材料，并进行烧结。研究人员制造了内径为150微米的三维微流体和表面粗糙度为6纳米的自由形式微光学元件，以及最小特征尺寸为50微米的复杂高强度桁架和晶格结构。作为一种高速的数字光制造工艺，micro-CAL可以加工出高固体含量和高几何自由度的纳米复合材料，从而实现新的器件结构和应用。

图文速递

图1 3D打印微晶硅透明熔融玻璃。

图2 纳米复合材料和烧结二氧化硅材料的表征。

图3 3D打印玻璃结构。

图4 3D打印玻璃微结构的应用。

研究结论

本研究开发的micro-CAL工艺可以制造最小特征尺寸为20 μm的聚合物和50 μm的熔融二氧化硅结构，成品具有优异的几何自由度、低表面粗糙度、高断裂强度和光学透明度。通过光学工程和专门的光聚合物开发，研究人员已经建立了一个玻璃制造框架，将二氧化硅纳米复合材料的简单加工与无层体积增材制造VAM相结合，可以推进机械超材料、3D微流体和自由形式光学的研究和工业应用。

——END——

二氧化硅具有较高的耐高温、耐腐蚀、压电效应及独特的光学特性，是制造玻璃、光学仪器、电子工业部件的重要材料。奇遇科技团队成功采用二氧化硅材料3D打印精细结构。

关键词：

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