Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) разработали новый способ 3D-печати стеклянных микроструктур, который позволяет создавать объекты с высоким оптическим качеством, гибкостью конструкции и прочностью.

Ученые уже три года работают над своей методикой 3D-печати, которую они назвали компьютерной аксиальной литографией (CAL). Эта методика позволяет печатать мелкие элементы на стекле. 

Новый способ печати очень важен, поскольку стекло является предпочтительным материалом для создания сложных микроскопических объектов, включая линзы в компактных высококачественных камерах, смартфонах и эндоскопах.

Однако современные методы производства являются слишком медленными и дорогими, в отличие от технологии CAL, которая позволяет создавать объекты из тончайших слоёв хрупких материалов. 

Аспирант Джозеф Тумбс держит пинцетом напечатанную на 3D-принтере стеклянную структуру.

© Joseph Toombs

CAL работает за счет проецирования световых узоров на светочувствительный материал, который, затвердевая, приобретает желаемую форму. Бесслойный характер процесса CAL позволяет получать гладкие поверхности и сложные геометрические фигуры.

За прошедшие годы методика была углублена и появилась отдельная техника micro-CAL, которая позволяет печатать объекты из полимеров толщиной в четверть человеческого волоса. Для того, чтобы создавать хрупкие стеклянные конструкции, команда использовала специальный полимер, содержащий наночастицы стекла и светочувствительную связующую жидкость. 

Цифровые световые проекции от принтера позволяют связать все эти материалы воедино. Затем при помощи нагрева напечатанный объект очищается от мусорных частиц. После этого сложного процесса ученые получают твердый предмет из чистого стекла.

Микрофотография гексагональных микролинз, напечатанных на 3D-принтере.

© Joseph Toombs

Как показало тестирование, стеклянные объекты, напечатанные методом CAL, имеют более высокую прочность по сравнению с обычной многослойной печатью. Чем больше в стеклянном предмете дефектов или шероховатостей, тем больше шансов, что он разобьётся. CAL же создаёт объекты с гладкими поверхностями, благодаря чему они намного прочнее.

Ученые резюмируют, что метод 3D-печати CAL позволит производителям микроскопических стеклянных объектов создавать совершенные оптические компоненты, которые являются ключевой частью компактных камер, шлемов виртуальной реальности, современных микроскопов и других научных инструментов. 

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.