ایجاد ساختارهای کانالی در شیشه کوارتز

شیشه کوارتز به دلیل پایداری شیمیایی و مکانیکی بالا و ویژگی‌های نوری عالی، ماده ترجیحی برای کاربردهایی است که نیاز به استفاده بلندمدت دارند. مهندس پروفسور دکتر باستین ای. رپ از دپارتمان مهندسی میکروسامانه‌ها (IMTEK) دانشگاه فریبورگ و تیمش فرآیند “گلاسومر” را توسعه داده‌اند، روشی که به دانشمندان امکان می‌دهد شیشه را مانند پلاستیک شکل دهند. آنها اخیراً در نشریه علمی Nature Communications یک کاربرد جدید را معرفی کردند: اکنون قادرند ساختارهای توخالی سه‌بعدی در شیشه کوارتز تولید کنند.

شیشه از نظر شیمیایی بسیار مقاوم است، به همین دلیل حفره‌هایی مانند راهنمای موج نوری یا کانال‌های میکروفلوئیدی تولید آنها در شیشه دشوار است، به ویژه اگر این حفره‌ها باید سه‌بعدی باشند. فرآیند گلاسومر که توسط رپ و تیمش توسعه یافته، این فرآیند را ساده‌تر کرده است. گلاسومر مخلوطی است که در آن اکسید سیلیکون با خلوص بالا به صورت پودر ریز به پلاستیک مایع اضافه می‌شود. تا زمانی که این مخلوط مایع باشد، می‌توان آن را مانند پلاستیک پردازش کرد. وقتی این مخلوط در معرض نور قرار می‌گیرد، سخت می‌شود و به طور مثال می‌توان آن را حفاری یا فرز کرد. در مرحله نهایی فرآیند که همان درمان حرارتی است، پلاستیک تجزیه می‌شود و یک بخش شیشه‌ای متراکم باقی می‌ماند. تا پیش از این، ساختارهای کانالی نمی‌توانستند تولید شوند زیرا محققان مجبور بودند مواد مایع را از حفره‌ها خارج کنند که برای کانال‌های بلند غیرممکن بود.

بنابراین، دانشمندان فریبورگ رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته‌اند. آنها ابتدا حفره مورد نظر را به عنوان یک جزء پلیمری در پرینتر سه‌بعدی ایجاد می‌کنند: کانال بعدی به صورت نخ پلیمری چاپ می‌شود و سپس با گلاسومر پوشش داده می‌شود. محصول چاپ شده نهایی سپس تا دمای 1300 درجه سلسیوس حرارت داده می‌شود تا پلاستیک – از جمله نخ پلیمری – تجزیه شود. نتیجه، کانالی است که توسط شیشه واقعی احاطه شده است.

شیشه کوارتز." class="wp-image-29872" style="width:865px;height:auto" title="ایجاد ساختارهای کانالی در شیشه کوارتز 1" srcset="https://3etop.ir/wp-content/uploads/2024/12/ساختارهای-توخالی-سه‌بعدی-در-شیشه-کوارتز.jpg 800w, https://3etop.ir/wp-content/uploads/2024/12/ساختارهای-توخالی-سه‌بعدی-در-شیشه-کوارتز-400x114.jpg 400w, https://3etop.ir/wp-content/uploads/2024/12/ساختارهای-توخالی-سه‌بعدی-در-شیشه-کوارتز-768x219.jpg 768w, https://3etop.ir/wp-content/uploads/2024/12/ساختارهای-توخالی-سه‌بعدی-در-شیشه-کوارتز-430x123.jpg 430w, https://3etop.ir/wp-content/uploads/2024/12/ساختارهای-توخالی-سه‌بعدی-در-شیشه-کوارتز-700x200.jpg 700w, https://3etop.ir/wp-content/uploads/2024/12/ساختارهای-توخالی-سه‌بعدی-در-شیشه-کوارتز-150x43.jpg 150w" sizes="(max-width: 800px) 100vw, 800px" />

Quartz glass is the preferred material for applications that require long-term use because of its high chemical and mechanical stability and excellent optical properties. The engineer Prof. Dr. Bastian E. Rapp from the Department of Microsystems Engineering (IMTEK) at the University of Freiburg and his team have developed the Glassomer process, a method that enables scientists to shape glass like plastic. In the scientific journal Nature Communications, they recently presented a new application: They are now able to produce three-dimensional hollow structures in quartz glass.

Researchers print channel structures in quartz glass