《Nature》子刊：KTH開發(fā)出新的二氧化硅玻璃微型 3D 打印技術(shù)，精度細于頭發(fā)

2023年6月21日，南極熊獲悉，位于斯德哥爾摩的 KTH 皇家理工學(xué)院的研究人員已經(jīng) 3D 打印出世界上最小的酒杯，肉眼幾乎無法區(qū)分，其邊緣尺寸小于人類頭發(fā)的寬度。這項研究展示了一種新的、簡化的技術(shù)，所創(chuàng)建石英玻璃結(jié)構(gòu)可應(yīng)用到通信、機器人技術(shù)等行業(yè)當(dāng)中。

△世界上最小的 3D 打印酒杯（左）和用于光纖通信的光學(xué)諧振器，在 KTH 皇家理工學(xué)院使用掃描電子顯微鏡拍攝。玻璃杯的邊緣比人類頭發(fā)的寬度還小

相關(guān)研究以題為“Three-dimensional printing ofsilica glass with sub-micrometer resolution”的論文被發(fā)表在《naturecommunications》期刊上，由Po-Han Huang, Miku Laakso等人共同撰寫。

相關(guān)論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38996-3

△通過直接激光寫入 3D 打印石英玻璃微結(jié)構(gòu)。

△3D 打印玻璃的表征和退火效果。

△3D 打印光學(xué)演示器及其表征。

根據(jù) KTH 教授 FrankNiklaus 的說法，這項新技術(shù)克服了 3D 打印基本石英玻璃組件時的主要難題，例如熱處理的需要。他還表示，它可用于制造微創(chuàng)手術(shù)中醫(yī)療機械的定制鏡頭、在極端環(huán)境中導(dǎo)航的微型機器人，以及光纖網(wǎng)絡(luò)的濾波器和耦合器等。

研究人員憑借這項技術(shù)生產(chǎn)了一種新型光纖濾波器。研究人員表明，該技術(shù)可以直接在一根頭發(fā)絲一樣細的光纖尖端打印設(shè)備。

KTH 微納米系統(tǒng)副教授、該研究的合著者 Kristinn Gylfason 說道：“互聯(lián)網(wǎng)的主干網(wǎng)基于玻璃光纖組成的。在這些系統(tǒng)中，需要各種過濾器和耦合器，現(xiàn)在可以通過我們的技術(shù)進行 3D 打印，這開啟了許多新的可能性。”

這項研究的主要作者、KTH 博士生Po-Han Huang 表示：“該方法大大減少了 3D 打印石英玻璃所需的能量，而 3D 打印石英玻璃通常需要將材料加熱到數(shù)百度并持續(xù)數(shù)小時。新型打印技術(shù)的優(yōu)點是不需要熱處理，而且玻璃可以承受應(yīng)用中的極端高溫。”

據(jù)報道，該方法的另一個好處是可以使用現(xiàn)成的商業(yè)材料生產(chǎn)石英玻璃。

Huang博士還表示：“消除熱處理流程增加了該技術(shù)在各種應(yīng)用場景中廣泛使用的可能性。對于不同的應(yīng)用，集成 3D 打印方法時需要考慮的問題通常不同。盡管我們的方法仍需要針對不同的應(yīng)用進行優(yōu)化，但我們相信我們的方法為 3D 玻璃打印在實際場景中的應(yīng)用提供了重要且必要的突破。”