Drukowanie 3D Ceramika szklana w nanoskali

"Wytwarza się ceramiczną ceramikę prawdziwą 3D o rozdzielczości do nanoskali za pomocą prekursora zol-żel," wyjaśniają naukowcy. "Ta metoda ma nieograniczoną swobodę działania, kontrolę współczynnika wypełnienia i wysoką wydajność produkcji. Systematyczne badanie proponowanego podejścia opartego na ultraszybkiej laserowej litografii 3D organiczno-nieorganicznej hybrydowej żywicy zol-żel, a następnie obróbce cieplnej umożliwiło tworzenie nieorganicznych bezpostaciowych i krystalicznych kompozytów sterowanych składem początkowej żywicy. " < p> Popularny hybrydowy organiczno-nieorganiczny zol-żel, odporny na działanie SZ-2080, został przekształcony w materiał o zupełnie innych właściwościach poprzez przejście z polimeru na ceramikę poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze i utlenianie. Krzemionka i tlenek cyrkonu w oryginalnym materiale w masie w 20% nieorganicznej części składnika doprowadziły do ​​pojawienia się krystalicznych faz tlenku krzemu i tlenku cyrkonu w końcowym spiekanym materiale ceramicznym. Ponadto "proporcjonalne zmniejszanie skali polimeryzowanego obiektu 3D odbywa się ze znaczącą zmianą objętości o 40-50% w zależności od protokołu hybrydyzacji bez zniekształcania proporcji początkowego projektu 3D", co oznacza, że ​​można tworzyć złożone wzorce nanoskalowe.

Do eksperymentu badacze 3D nadrukowali różne struktury, w tym kostki objętościowe, periodyczne trójwymiarowe siatki drewna woodpile, struktury swobodne, mikro-rzeźby, łączące elementy cech masowych i nanometrowych ze skomplikowanymi zagięciami oraz makroskopowe sześciokątne siatki 3D które są zwykle używane jako sztuczne rusztowania komórek.

"Wraz ze wzrostem temperatury zmienia się kształt spektralny i ewoluuje za pośrednictwem jakościowo dwóch różnych czynników kształtu" - twierdzą badacze. "Dokładne zbadanie początkowego widma i porównanie z tym dla T = 1000 ° C pokazuje, że różnią się one wibracjami molekularnymi, które mogą być związane z wiązaniami węgiel-węgiel, węgiel-tlen, węgiel-wodór. Po obróbce cieplnej te linie spektralne zanikają. Nowa postać widmowa pokrywa się z typową dla szkła kwarcowego; zmierzyliśmy próbkę kontrolną stopionej krzemionki. "

Kalcynacja wysokotemperaturowa spolimeryzowanych struktur 3D, wytworzona za pomocą laserowego zapisu 3D w powłoce polimerowej SZ2080, wyprodukowana ze szkła na bazie krzemionki lub czystego materiału nieorganicznego z polikrystalicznej ceramiki . W próbkach wygrzewanych w temperaturze do 1200 ° C dominowała faza szkła, podczas gdy w próbkach wyżarzanych zaobserwowano powstawanie krzemionki polikrystalicznej i tlenku cyrkonuPowyżej 1200ºC.

"Prezentowane modyfikacje odpornego na tlenek cyrkonu szkła SZ2080 ze szkła na polikrystaliczną ceramikę przez wyżarzanie pokazują zasadę trójwymiarowego drukowania materiałów w termo-przewodach, który ma rozdzielczość w nanoskali" - podsumowują naukowcy. "Izotropowa redukcja wielkości początkowych spolimeryzowanych obiektów 3D z ułamkiem objętości 0,5 do 1 upraszcza wytwarzanie, ponieważ nie ma potrzeby zmiany proporcji początkowego materiału, ponieważ jest on szeroko stosowany w nanolithography DLW 3D kryształów fotonicznych, mikro- optyka i biomedyczne rusztowania w celu wyeliminowania efektu skurczu anizotropowego. "

Według badaczy właściwości mechaniczne końcowych struktur nabierają nowych cech, takich jak odporność w trudnych warunkach fizycznych i chemicznych. / p>

"Ponieważ nanoskalowe materiały mogą inicjować opady i kierować wzrostem nanokrystalitów, szerokie pole dla horyzontów eksperymentów poszerza się o prezentowaną modalność produkcji dodatków", dodają CD3D .

Autorami artykułu są Darius Gailevicius, Viktorija Padolskyte, Lina Mikoliūnaite, Simas Šakirzanovas, Saulius Juodkazis i Mangirdas Malinauskas.