나노 크기의 실리카 유리를 3D 프린팅하는 새로운 방법으로 훨씬 더 낮은 온도에서도 가능

2023년 6월 5일 보고서

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작성자: Bob Yirka, Phys.org

Karlsruhe Institute of Technology, University of California, Irvine 및 Edwards Lifesciences의 재료 과학자들은 이전 방법보다 훨씬 낮은 온도에서 나노 크기 유리 구조를 3D 프린팅하는 방법을 개발했습니다.

Science 저널에 보고된 그들의 연구에서 Jens Bauer, Cameron Crook 및 Tommaso Baldacchini는 그들의 기술을 사용하여 다양한 나노구조를 인쇄했습니다. 파도바 대학교(University of Padova)의 Paolo Colombo와 Giorgia Franchin은 나노 크기의 유리와 세라믹을 인쇄하는 데 사용되는 방법과 이 새로운 노력에 대해 팀이 수행한 작업을 간략하게 설명하는 Perspective 기사를 동일한 저널에 게재했습니다.

최근 몇 년 동안 3D 프린팅은 다양한 응용 분야에 적용되어 인상적인 예술 작품, 저렴한 제품 및 매우 상세한 물리적 모델을 만들어냈습니다. 관심을 불러일으킨 응용 분야 중 하나는 나노 규모의 3D 프린팅 개체입니다. 이러한 개체는 작은 전자 장치, 특히 빛을 사용하는 부품을 만드는 데 사용됩니다. 지금까지 대부분의 이러한 응용 분야는 기본 재료를 녹인 다음 냉각하여 경화시킬 수 있는 용이성으로 인해 폴리머로 만든 물체를 생산하는 것으로 제한되었습니다.

그러나 폴리머는 광 기반 나노 포토닉스에 필요한 해상도를 제공하지 않습니다. 불행하게도 3D 유리 구조를 인쇄하려는 시도는 소결(녹아서 고체 덩어리를 형성하는)에 필요한 극도로 높은 온도로 인해 부분적으로만 성공했습니다. 이 새로운 노력에서 연구팀은 기존 접근 방식의 거의 절반에 해당하는 온도에서 나노 규모 구조를 인쇄하는 방법을 찾았습니다.

다른 방법과 마찬가지로 부유 실리카 나노입자를 사용하는 대신 연구진은 다면체 올리고머 실세스퀴옥산 분자 주위에 액체 수지 케이지 모양의 구조를 만들었습니다. 그런 다음 팀은 수지를 3D 인쇄 물체의 잉크로 사용한 다음 650°C로 가열했습니다(다른 방법에서는 1100°C로 가열해야 함). 가열을 통해 유기 성분을 제거하고 케이지를 연속 유리 소재로 단조했습니다.

팀은 마이크로렌즈와 기타 작은 물체를 3D 프린팅하여 접근 방식을 테스트했으며 광학 등급 용융 실리카의 온칩 프린팅에 사용될 수 있다고 제안했습니다.

추가 정보: J. Bauer et al, 3D 프린트 나노규모 광학 등급 유리를 위한 무소결 저온 경로, 과학(2023). DOI: 10.1126/science.abq3037

Paolo Colombo 등, 유리 나노구조 제조 개선, 과학(2023). DOI: 10.1126/science.adi2747

저널 정보:과학

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