新工艺可在较低温度下3D打印纳米级玻璃制品

新工艺可在较低温度下3D打印纳米级玻璃制品

新华社北京6月17日电 美国和德国研究人员开发出一种3D打印新工艺，能在相对较低的温度下制造出纳米尺寸的石英玻璃制品，有望实现直接在半导体芯片上打印出光学玻璃部件。

微米和纳米级的玻璃构造体在微电子设备等方面有广泛应用前景，以往工艺需要烧结成型，但因烧结温度超过1100摄氏度，高于许多半导体材料等的熔点，因而无法直接在芯片或电路上加工玻璃部件。

这一新工艺由德国卡尔斯鲁厄理工学院和美国加利福尼亚大学欧文分校联合开发，研究人员以一种“有机-无机杂化”材料——笼型聚倍半硅氧烷(POSS)为打印原料，POSS分子的核心是硅原子和氧原子组成的无机物“笼子”，外面连接着一些有机官能团。官能团是决定有机化合物化学性质的原子或原子团。

团队用双光子聚合3D打印技术使原料分子发生交联，形成3D纳米结构，然后在空气中加热到650摄氏度，使有机成分排出，无机成分熔融形成石英玻璃。

利用这种工艺，研究人员打印出了几种不同的纳米玻璃构造体，包括纳米柱排列堆叠而成的“柴垛”和“脚手架”、抛物面形状的透镜、外部和内部都刻有图案的圆柱等。这些玻璃构造体不仅结构精密，还有着优越的光学性能和机械性能，对高温和化学物质的耐受力很强。相关论文发表在美国《科学》杂志上。