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《Science Advances》:低温3D打印玻璃,仅需220℃

《Science Advances》:低温3D打印玻璃,仅需220℃

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-15 14:58
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【概要描述】2023年10月4日,佐治亚理工学院H. Jerry Qi课题组在《Science Advances》发表题为Low-temperature 3D printingof transparent silicaglassmicrostructures的研究论文,再一次降低了3D打印石英玻璃的温度。

《Science Advances》:低温3D打印玻璃,仅需220℃

【概要描述】2023年10月4日,佐治亚理工学院H. Jerry Qi课题组在《Science Advances》发表题为Low-temperature 3D printingof transparent silicaglassmicrostructures的研究论文,再一次降低了3D打印石英玻璃的温度。

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2023年10月4日,佐治亚理工学院H. Jerry Qi课题组在《Science Advances》发表题为Low-temperature 3D printingof transparent silicaglassmicrostructures的研究论文,再一次降低了3D打印石英玻璃的温度。

原文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi2958

 

 

 

 研究简介 

 

该方法基于双光子聚合机理(2PP),将光固化PDMS树脂逐层打印在基底上,同时,采用波长为780 nm的红外飞秒激光束,将液态树脂转化为固态网络。随后,通过SU-8显影剂和异丙醇冲洗,去除未聚合的多余树脂。待样品干燥后,利用深紫外-臭氧处理,促使相邻硅醇基团脱羟化,并促进Si-O-Si键的形成。高强度的DUV使腔室温度升高至约220 °C,随着照射的进行,PDMS微结构几乎完全转化为石英玻璃。

玻璃光学元件在医学、微电子等领域有着广泛应用,3D打印技术省去了传统工艺中研磨和抛光所需的大量时间。研究者展示了通过该方法打印的直径约为30 μm的微流道和直径为150 μm的石英玻璃透镜。其中,透镜表面粗糙度仅为1.5 nm,在200~800 nm波长范围内高度透明,遵循透镜成像原理。类似地,如果向PDMS树脂中掺入无机盐,如氯化铬或硝酸盐,还可以制备紫色和褐色的玻璃。

 

 

图1 PDMS光敏树脂(左)转化为石英玻璃(右)

 

 

图2 石英玻璃的低温3D打印过程

 

 

图3 3D打印石英玻璃微结构

 

 

图4 3D打印石英玻璃的应用

 

 

 研究结论 

 

  研究者们采用光固化聚二甲基硅氧烷(PDMS)树脂作为前驱体,3D打印为复杂结构之后再通过臭氧环境中的深紫外线(DUV)照射转化为石英玻璃,所需温度仅有220 °C左右,固化时间也缩短至3~5小时。该方法打印出的石英玻璃表面光滑、透明度高,在光学、微流体学、医疗设备等领域具有广泛应用潜力。

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