Vì độ trong suốt vượt trội cũng như tính ổn định khi tiếp xúc với nhiệt hoặc hóa chất, thủy tinh có nhiều ứng dụng công nghệ cao. Tuy nhiên, các quy trình thông thường để tạo hình thủy tinh thường phức tạp, tốn nhiều năng lượng và nhanh chóng đạt đến giới hạn đối với các thành phần nhỏ và phức tạp. Các nhà khoa học vật liệu Freiburg và Đại học California tại Berkeley mới đây đã phát triển một quy trình mới có thể được sử dụng để sản xuất các thành phần rất nhỏ từ thủy tinh trong suốt một cách nhanh chóng và chính xác bằng cách sử dụng in 3D siêu nhỏ.

Công nghệ mới này dựa trên thứ được gọi là vật liệu Glassomer (vật liệu thủy tinh) - là vật liệu bao gồm bột thủy tinh trong một chất kết dính nhựa đặc biệt, cho phép xử lý thủy tinh giống như nhựa. Các thành phần tạo thành sau đó được đặt trong một lò nung, làm cho nhựa cháy và thủy tinh được thiêu kết, cô đặc lại. Cuối cùng, các thành phần còn lại bao gồm 100% thủy tinh silica nung chảy trong suốt.

Các nhà khoa học Freiburg hiện đã kết hợp vật liệu Glassomer với quy trình in 3D mới được phát triển bởi nhóm nghiên cứu do Đại học California tại Berkeley đứng đầu. Máy in 3D thông thường in các đối tượng của chúng theo từng lớp. Tuy nhiên, trong quy trình mới có tên là Computed Axial Lithography (CAL), thành phần này được tạo ra trong một bước duy nhất. Một bình chứa chất lỏng, nhạy cảm với ánh sáng được tiếp xúc với hình ảnh ánh sáng hai chiều của vật thể sẽ được in từ nhiều góc độ khác nhau. Khi các hình ảnh chồng lên nhau và lượng ánh sáng được hấp thụ cục bộ vượt quá một ngưỡng nhất định, vật liệu cứng lại đột ngột và thành phần cần in được hình thành chỉ trong vòng vài phút. Chất lỏng còn thừa có thể được rửa sạch.

Về nguyên tắc, quá trình này cũng hoạt động với vật liệu Glassomer. Với mục đích này, các nhà khoa học Freiburg đã phát triển một vật liệu làm từ bột thủy tinh và nhựa vừa có độ trong suốt cao vừa đông cứng nhanh ở một giá trị ngưỡng thích hợp. Thủy tinh in 3D có những ứng dụng tiềm năng trong các thành phần quang học vi mô của cảm biến, tai nghe thực tế ảo và kính hiển vi hiện đại.

Các kênh microfluidic cũng cần thiết cho hệ thống phòng thí nghiệm trên chip để nghiên cứu và chẩn đoán y tế. Cho đến nay, chúng hầu hết được làm bằng nhựa, nhưng chúng thường không thể chịu được nhiệt độ cao và hóa chất mạnh, trong khi thủy tinh có tính ổn định nhiệt và hóa học rất cao. Chi tiết tham khảo tại:

Joseph T. Toombs, Manuel Luitz, Caitlyn C. Cook, Sophie Jenne, Chi Chung Li, Bastian E. Rapp, Frederik Kotz-Helmer, Hayden K. Taylor. Volumetric additive manufacturing of silica glass with microscale computed axial lithography. Science, 2022; 376 (6590): 308 DOI: 10.1126/science.abm6459

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: https://imc.org.vn