新工藝可在較低溫度下3D打印納米級玻璃制品

新華社北京6月17日電 美國和德國研究人員開發(fā)出一種3D打印新工藝，能在相對較低的溫度下制造出納米尺寸的石英玻璃制品，有望實現(xiàn)直接在半導體芯片上打印出光學玻璃部件。

微米和納米級的玻璃構(gòu)造體在微電子設備等方面有廣泛應用前景，以往工藝需要燒結(jié)成型，但因燒結(jié)溫度超過1100攝氏度，高于許多半導體材料等的熔點，因而無法直接在芯片或電路上加工玻璃部件。

這一新工藝由德國卡爾斯魯厄理工學院和美國加利福尼亞大學歐文分校聯(lián)合開發(fā)，研究人員以一種“有機-無機雜化”材料——籠型聚倍半硅氧烷(POSS)為打印原料，POSS分子的核心是硅原子和氧原子組成的無機物“籠子”，外面連接著一些有機官能團。官能團是決定有機化合物化學性質(zhì)的原子或原子團。

團隊用雙光子聚合3D打印技術使原料分子發(fā)生交聯(lián)，形成3D納米結(jié)構(gòu)，然后在空氣中加熱到650攝氏度，使有機成分排出，無機成分熔融形成石英玻璃。

利用這種工藝，研究人員打印出了幾種不同的納米玻璃構(gòu)造體，包括納米柱排列堆疊而成的“柴垛”和“腳手架”、拋物面形狀的透鏡、外部和內(nèi)部都刻有圖案的圓柱等。這些玻璃構(gòu)造體不僅結(jié)構(gòu)精密，還有著優(yōu)越的光學性能和機械性能，對高溫和化學物質(zhì)的耐受力很強。相關論文發(fā)表在美國《科學》雜志上。