玻璃

纳米级3D打印玻璃陶瓷

发布时间:2025/3/26 11:59:54   
许多方法用于开发3D打印材料,并且新3D打印材料的来源似乎是无穷无尽的。在一项名为“3D玻璃陶瓷的纳米级分辨率的增材制造”的研究中,一组研究人员使用溶胶-凝胶树脂制造无机陶瓷。利用超快3D激光纳米技术与热处理技术相结合的可能性,以获得纳米级和纳米级的陶瓷三维结构。图片显示混合SZ合成陶瓷的主要步骤“研究人员解释说,”使用溶胶-凝胶抗蚀剂前体制备分辨率低至纳米级的真正的3D打印无机陶瓷。““该方法具有不受打印体形状、填充因子等因素的控制,并具有高的制造产量。对基于有机-无机杂化溶胶-凝胶树脂的超快激光3D光刻,然后进行热处理的方法的系统研究,能够在初始树脂的组成的指导下形成无机非晶和结晶复合材料。一种流行的杂化有机-无机溶胶-凝胶抗蚀剂SZ通过高温烧结和氧化通过聚合物-陶瓷转变转化为具有完全不同性质的材料。在组分的20%无机部分中的抗蚀材料中,硅和氧化锆在最终烧结陶瓷材料中产生了二氧化硅和氧化锆晶相。此外,“3D聚合物体发生比例缩小,退火方案的比例变化幅度为40-50%,退火方案而不会使初始3D设计的比例失真”,这意味着复杂的纳米尺度模式可以形成。在这个实验中,研究人员3D打印出不同的结构,包括块状立方体,周期性3D木质微格子,自由形状结构,微雕塑,结合具有复杂弯曲的体和纳米特征元素,以及通常用作的宏观六边形3D晶格人造细胞支架。研究人员表示,“随着温度的升高,光谱形状发生变化并通过定性发现其发展成了两种不同的物态。”“仔细检查初始光谱并与T=°C进行比较,发现它们与碳-碳,碳-氧,碳-氢键相关的分子振动不同。热处理后,这些光谱线消失。新的光谱形式与石英玻璃的光谱形式一致;我们测量了熔融石英的对照样品。“通过在SZ聚合物抗蚀剂中3D激光写入产生的3D聚合结构的高温煅烧产生二氧化硅基玻璃或多晶陶瓷纯无机材料。在高达℃的温度下退火的样品中玻璃相占主导地位,而在℃以上退火的样品中观察到多晶二氧化硅和氧化锆的形成。“通过退火,从玻璃到多晶陶瓷的硅-锆-丰富的抗硅材料的改进表明了热导3D材料印刷的原理,它具有纳米级的分辨率。”研究人员总结道。“体积分数为0.5比1的初始3D聚合物体的各向同性缩小尺寸简化了制造,因为不需要改变初始材料的比例,因为它广泛用于光子晶体的DLW3D纳米光刻,微观光学和生物医学支架,以消除各向异性收缩的影响。”据研究人员称,最终结构的机械性能获得了新的特性,例如在恶劣的物理和化学环境中的弹性。“由于纳米级材料可以引发沉淀并引导纳米微晶的生长,因此通过增材制造为现有模式拓宽了研究领域,”他们补充说。该论文的作者包括DariusGailevicius,ViktorijaPadolskyte,LinaMikoliūnaite,Simasakirzanovas,SauliusJuodkazis和MangirdasMalinauskas。

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