低温玻璃3D打印通过Oligo-Silsesquioxanes的双光子和单光子聚合

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 增材制造 增材制造 增材制造
• 玻璃科学 玻璃科学

背景情况:

• 对于3D玻璃打印的传统立体立体 lithography (SLA) 需要高温 (≈1000 °C) 和基于泥的材料,限制其效率和精度.
• 现有的无方法使用基于多面寡合物丝素 (POSS) 的树脂可以在较低的温度 (650°C) 产生化,但由于添加有机单体而遭受显著的收缩.

研究的目的:

• 开发一种新的,低粘度的,可聚合的POSS树脂,用于3D玻璃打印,无需额外的单体.
• 为了减少基于POSS的树脂的收缩,同时保持无性质,以改进大容量玻璃模型的制造.

主要方法:

• 合成一种新型的低粘度可聚合POSS树脂,不含其他有机单体.
• 树脂的二氧化含量和收缩率的表征.
• 展示高分辨率 (线宽小于200nm) 和低成本的3D玻璃打印,分别使用双光子和单光子聚合技术.
• 通过低温烧结,将3D打印的物体转化为二氧化结构.

主要成果:

• 合成的POSS树脂含有41%的二氧化,并且显著降低了36 ± 1%的收缩率.
• 低收缩率有效地减少了大型3D打印模型化过程中的裂纹和曲.
• 该树脂在高分辨率 (低于200nm的特征) 和低成本的3D玻璃打印方法中都显示出适用性.
• 成功地将印刷物品转化为透明的化在温度远低于传统烧结的温度下.

结论:

• 开发的POSS树脂为无3D打印玻璃提供了一个有前途的解决方案,其精度提高,缺陷减少.
• 这种方法可以高效,经济高效地制造多尺度玻璃组件,包括微流体和光学设备.
• 该技术具有与半导体,MEMS和光子设备的混合集成的潜力,为先进制造开辟了新的途径.