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新工藝可在較低溫度下3D打印納米級(jí)玻璃制品

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-06-25     來(lái)源:新華網(wǎng)     瀏覽次數(shù):1263
 新工藝可在較低溫度下3D打印納米級(jí)玻璃制品

新華社北京6月17日電 美國(guó)和德國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出一種3D打印新工藝,能在相對(duì)較低的溫度下制造出納米尺寸的石英玻璃制品,有望實(shí)現(xiàn)直接在半導(dǎo)體芯片上打印出光學(xué)玻璃部件。

微米和納米級(jí)的玻璃構(gòu)造體在微電子設(shè)備等方面有廣泛應(yīng)用前景,以往工藝需要燒結(jié)成型,但因燒結(jié)溫度超過(guò)1100攝氏度,高于許多半導(dǎo)體材料等的熔點(diǎn),因而無(wú)法直接在芯片或電路上加工玻璃部件。

這一新工藝由德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院和美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校聯(lián)合開(kāi)發(fā),研究人員以一種“有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化”材料——籠型聚倍半硅氧烷(POSS)為打印原料,POSS分子的核心是硅原子和氧原子組成的無(wú)機(jī)物“籠子”,外面連接著一些有機(jī)官能團(tuán)。官能團(tuán)是決定有機(jī)化合物化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)。

團(tuán)隊(duì)用雙光子聚合3D打印技術(shù)使原料分子發(fā)生交聯(lián),形成3D納米結(jié)構(gòu),然后在空氣中加熱到650攝氏度,使有機(jī)成分排出,無(wú)機(jī)成分熔融形成石英玻璃。

利用這種工藝,研究人員打印出了幾種不同的納米玻璃構(gòu)造體,包括納米柱排列堆疊而成的“柴垛”和“腳手架”、拋物面形狀的透鏡、外部和內(nèi)部都刻有圖案的圓柱等。這些玻璃構(gòu)造體不僅結(jié)構(gòu)精密,還有著優(yōu)越的光學(xué)性能和機(jī)械性能,對(duì)高溫和化學(xué)物質(zhì)的耐受力很強(qiáng)。相關(guān)論文發(fā)表在美國(guó)《科學(xué)》雜志上。
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