Инженеры из Германии научились печатать кварцевым стеклом

Стекляный брецель. Фото: NeptunLab/KIT
Стекляный брецель. Фото: NeptunLab/KIT

Немецкие инженеры научились печатать на 3D-принтере сложные миниатюрные объекты из кварцевого стекла. Качество изделий и точность технологии, по их словам, позволяют использовать ее в разработке и создании сложных линз и фильтров.

Ученые давно хотят научиться делать из стекла, которое обладает очень полезными свойствами вроде прозрачности и устойчивости к химическим и температурным воздействиям, произвольно сложные объекты, не прибегая к традиционным и трудоемким технологиям стеклоделия.

В 2015 году сотрудники Лаборатории стекла MIT совместно с коллегами по институту представили первый в своем роде 3D-принтер, печатающий изделия из обычного стекла. Но, как отмечают авторы нового исследования, подход американцев пока не позволяет печатать достаточно тонкие структуры с гладкими поверхностями и высокой точностью, пригодной для применения в оптике.

Специалисты из Технологического института Карлсруэ предложили использовать для 3D-печати нанокомпозит с добавлением диоксида кремния: объект печатается по обычной технологии, после чего подвергается термообработке при температуре в 1300 градусов Цельсия, после которой материал превращается в кварцевое стекло. Нанокомпозит, который они создали, хорошо хранится в холодильнике и подходит для коммерческих 3D-принтеров.

Фото: NeptunLab/KIT

Как отмечают ученые в статье, получившиеся изделия имеют прозрачность, сопоставимую с прозрачностью «обычного» кварцевого стекла, а шероховатость их поверхности составляет всего несколько нанометров. Испытывая свою технологию, ученые напечатали, в частности, логотип института, в котором работают, и брецель высотой около сантиметра, а также микроскопические ворота средневекового замка — с зубцами на башнях диаметром в 80 микрометров. Кроме того, добавляя в состав материала соли хрома, ванадия и золота, ученые получили соответственно зеленое, синее и розовато-красное стекло.

«3D-печать кварцевым стеклом позволит создавать сложные формы из очень прозрачного, термически и химически стойкого стекла в макро- и микромасштабе. Наш процесс делает один из самых древних материалов, известных человечеству, доступным для современных технологий 3D-печати», — заключают авторы статьи.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Ранее ученые научились печатать на 3D-принтере, например, магниты, костные имплантаты и даже органы. А как 3D-печать изменила авиационную промышленность, читайте в обзоре «Чердака».

Читать еще на Чердаке: