3D打印＋纳米复合材料 = 超精密制造新方法

在超精密制造领域，3D打印技术却因为精度不够无法实现玻璃等光学仪器器件的制造。不过，德国弗莱堡大学的科学家与3D打印制造商Nanoscribe解决了这个问题，他们利用双光子聚合（2PP）系统实现更高的分辨率，从而打造纳米级别的石英玻璃结构。


▲使用Glassomer 3D打印材料打印的直立微透镜

研究人员新方法的核心是他们的新型Glassomer硅酸盐纳米复合材料，该复合材料由包裹在粘合剂基质中的二氧化硅纳米颗粒组成。尽管该团队以前设法在SLA流程中使用该材料，但由于其透明度较低，因此无法将其用于2PP 3D打印玻璃光学器件。

为了解决这个问题，科学家们提高了树脂的化学交联度，使其固化速度更快。这不仅有助于其化学稳定性，而且具有91.6％的透明度。利用他们改良的混合物和Photonic Professional GT2 3D打印机，该团队随后制造了一系列原型聚合物纳米结构。

印刷后，将样品浸入甲醇中以消除任何未聚合的材料，并在600°C的温度下加热以除去其聚合物粘合剂。然后将所得零件烧结到熔融石英玻璃中，尽管这些零件收缩率较小，但也可以印刷为高度复杂的结构。

为了证明这一点，团队一起3D打印了三个直立式微透镜，其表面粗糙度为6.1 nm，而无需任何后处理。此外，这些器件的平均折射率为1.4585，使其与商用玻璃光学器件的特性几乎相同。

通过进一步的研发和针对特定应用的参数集，研究小组得出结论，可以采用他们的新方法来创建具有广泛的光子学，生命科学和生物医学工程应用的新一代超光滑玻璃组件。

内容来源：中关村在线