Nanoscribe pionierem drukowania 3D szklanych mikrostruktur

Szkło jest jednym z mniej popularnych materiałów wykorzystywanych w druku 3D. Ze względu na specyficzne właściwości chemiczne i fizyczne trudno uzyskać drukowane przestrzennie szkło o takich parametrach jak w przypadku klasycznych metod wytwórczych. Szczególnym przypadkiem są szklane struktury wykonywane w mikroskali.

Interdyscyplinarnemu zespołowi naukowców we współpracy z firmą Nanoscribe udało się opracować metodę wytwarzania mikroskopijnych, szklanych wydruków 3D, które mogą znaleźć zastosowanie w tworzeniu struktur mikroprzepływowych. Jak się okazało, technika wytwarzania przyrostowego opracowana przez niemiecką firmę działającą w branży nanotechnologicznej umożliwia wytwarzanie niesamowicie precyzyjnych struktur z tak wymagającego materiału jaki jest szkło kwarcowe.

Mikrostruktury umożliwiające przepływ substancji mogą okazać się szczególnie przydatne w takich projektach jak lab-on-a-chip czy innych aplikacjach opartych na mikroprzepływach. Dotychczas trudność stanowiło uzyskanie szklanych struktur o rozmiarach warunkujących przepływ o prawidłowych parametrach. Metoda Nanoscribe zakłada wykorzystanie jako eksploatacyjnego materiału szkła kwarcowego, które obok pożądanych właściwości mechanicznych i optycznych posiada również wysoką trwałość nawet w przypadku intensywnej eksploatacji.

Proces wytwórczy obejmuje wydrukowanie 3D pierwotnej mikrostruktury z tworzywa polimerowego – następnie jest ona pokrywana płynnym nanokompozytem szkła, który utwardzany jest poprzez światło UV. Następnie, mikromodel 3D poddawany jest działaniu wysokiej temperatury (do 1300 stopni Celsjusza) dzięki czemu wewnętrzny materiał  jest usuwany, a w efekcie uzyskiwana jest mocna, pusta w środku szklana struktura.

Poniżej zdjęcia wydruków, które udało się otrzymać w ramach prowadzonych eksperymentów – obecnie udało się stworzyć kanały o średnicy zaledwie 7 mikrometrów. Dla lepszego zobrazowania skali wytwarzanych wydruków 3D wykonano zdjęcie na tle zapałki.

Źródło: Fabrication of arbitrary three-dimensional suspended hollow microstructures in transparent fused silica glass, Frederik Kotz, Patrick Risch

Zarówno naukowcy jak i przedstawiciele firmy są zgodni co do faktu, że wyniki wspólnie przeprowadzonego eksperymentu to dopiero początek dalszej drogi w kierunku rozwoju druku 3D w skali mikro.

Szczegółowe informacje na temat projektu dostępne są w artykule naukowym opublikowanym na łamach czasopisma naukowego Nature Communications.

Źródło: nature.com