新工藝可在較低溫度下3D打印納米級玻璃制品
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新華社北京6月17日電美國和德國研究人員開(kāi)發(fā)出一種3D打印新工藝，能在相對較低的溫度下制造出納米尺寸的石英玻璃制品，有望實(shí)現直接在半導體芯片上打印出光學(xué)玻璃部件。
微米和納米級的玻璃構造體在微電子設備等方面有廣泛應用前景，以往工藝需要燒結成型，但因燒結溫度超過(guò)1100攝氏度，高于許多半導體材料等的熔點(diǎn)，因而無(wú)法直接在芯片或電路上加工玻璃部件。
這一新工藝由德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院和美國加利福尼亞大學(xué)歐文分校聯(lián)合開(kāi)發(fā)，研究人員以一種“有機-無(wú)機雜化”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)機物“籠子”，外面連接著(zhù)一些有機官能團。官能團是決定有機化合物化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團。
團隊用雙光子聚合3D打印技術(shù)使原料分子發(fā)生交聯(lián)，形成3D納米結構，然后在空氣中加熱到650攝氏度，使有機成分排出，無(wú)機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、外部和內部都刻有圖案的圓柱等。這些玻璃構造體不僅結構精 密，還有著(zhù)優(yōu)越的光學(xué)性能和機械性能，對高溫和化學(xué)物質(zhì)的耐受力很強。相關(guān)論文發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上。
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