玻璃是制造复杂微观物体的首选材料,包括用于智能手机的屏幕,以及用于分析或处理微量液体的微流体设备。但目前的制造方法往往很昂贵,并且在满足工业日益增长的需求方面的能力有限。
4月15日,一项发表在《科学》期刊上的新研究显示,加州大学伯克利分校的研究人员开发了一种3D打印玻璃微结构的新方法。该方法速度更快,可以生产出具有更高光学质量、设计灵活性和强度的物体。
研究人员与德国弗莱堡大学的科学家合作,扩展了他们三年前开发的3D打印工艺的能力,即计算轴向光刻(CAL)。他们将这个新系统称为“micro-CAL”。
CAL与当今的3D打印制造工艺有着本质的区别,后者使用薄层材料构建物体,这种技术可能会耗费大量时间并导致粗糙的表面纹理。然而,CAL可以同时3D打印整个对象。研究人员使用激光将光模式投射到旋转的光敏材料体积中,形成3D光剂量,然后固化成所需的形状。CAL工艺的无层特性,可实现光滑的表面和复杂的几何形状。
在新研究中,科学家再一次突破了CAL的界限,展示了其在玻璃结构中打印微尺度特征的能力。他们开发了一种特殊的树脂材料,其中包含被光敏粘合剂液体包围的玻璃纳米颗粒。来自打印机的数字光投射使粘合剂固化,然后研究人员加热打印物体以去除粘合剂并将颗粒融合在一起,以形成纯玻璃的固体。
研究人员表示,与其他基于层的3D打印工艺相比,CAL能够制造具有光滑表面的物体,这是一个巨大的优势。而且,CAL3D打印可以满足客户对几何形状、尺寸以及光学和机械性能的苛刻要求。
该研究论文题为“Volumetric additive manufacturing of silica glass with microscale computed axial lithography”,已发表在《科学》期刊上。
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