Tredimensionella ihåliga strukturer i kvartsglas. Kredit:AG Rapp
Kvartsglas är det föredragna materialet för applikationer som kräver långvarig användning på grund av dess höga kemiska och mekaniska stabilitet och utmärkta optiska egenskaper. Ingenjören Prof. Dr. Bastian E. Rapp från Institutionen för mikrosystemteknik (IMTEK) vid universitetet i Freiburg och hans team har utvecklat Glassomer-processen, en metod som gör det möjligt för forskare att forma glas som plast. I den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation , de presenterade nyligen en ny applikation:De kan nu tillverka tredimensionella ihåliga strukturer i kvartsglas.
Glas är kemiskt mycket resistent, vilket är anledningen till att kaviteter som optiska vågledare eller mikrofluidkanaler är svåra att producera i den, speciellt om de måste vara tredimensionella. Glassomer-processen utvecklad av Rapp och hans team förenklade denna process. Glassomer är en blandning där kiseloxid med hög renhet tillsätts i fin pulverform till en flytande plast. Så länge denna blandning är flytande, den kan bearbetas som en plast. När den utsätts för ljus, det hårdnar så att det kan, till exempel, borras eller fräsas. Under det sista värmebehandlingssteget i processen, plasten sönderdelas och lämnar en tät glaskomponent. Tills nu, kanalstrukturer kunde inte tillverkas eftersom forskarna var tvungna att ta bort det flytande materialet från hålrummen, vilket inte är möjligt för långa kanaler.
Freiburg-forskarna tar därför ett annat tillvägagångssätt genom att först skapa den önskade kaviteten som en polymerkomponent i 3-D-skrivaren:En senare kanal skrivs ut som en polymertråd och kapslas sedan in med Glassomer. Den färdiga tryckta produkten värms sedan upp till 1, 300 grader Celsius så att plasten – inklusive polymertråden – bryts ned. Resultatet är en kanal omgiven av riktigt glas.