NATURE | ملخصات الأبحاث

طباعة ثلاثية الأبعاد لزجاج السيليكا الشفاف المصهور

F Kotz et al

Nature (2017) doi:10.1038/nature22061 | Published online | English article

الزجاج هو إحدى أهم المواد عالية الأداء، المستخدَمة في البحث العلمي، والصناعة، وفي المجتمع. ويرجع ذلك - في المقام الأول - إلى شفافيته التي لا مثيل لها، وقدرته المتميزة على المقاومة الميكانيكية، والكيميائية، والحرارية، وكذلك خصائصه العازلة للحرارة وللكهرباء. ومع ذلك.. فإن المواد الزجاجية - وخاصة الزجاج عالي النقاء، مثل زجاج السيليكا المصهور - يصعب جدًّا تشكيلها، حيث تتطلب انصهارًا وصَبًّا لأجسام كبيرة في درجة حرارة عالية، أو مواد كيميائية خطرة؛ من أجل السمات الدقيقة المجهرية. وقد حالت هذه العوائق دون إتاحة المواد الزجاجية للاستخدام في تقنيات التصنيع الحديثة، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد. وباستخدام تركيبة نانوية مصبوبة، قام الباحثون بإنتاج مكونات زجاج السيليكا الشفاف والمصهور، باستخدام طابعات حجرية فراغية ثلاثية الأبعاد، بدقة تبلغ بضع عشرات من الميكرومترات. في هذه العملية يُستخدم مركّب نانوي من السيليكا، قابل للإنضاج والتصلب بالضوء، مطبوع بالتقنية ثلاثية الأبعاد، ومحوَّل إلى زجاج سيليكا مصهور عالي الجودة، عن طريق المعالجة الحرارية. إنّ زجاج السيليكا المطبوع المصهور غير مساميّ، وهو شفاف بالقدر نفسه لشفافية زجاج السيليكا المصهور المتوفر في الأسواق، كما أن له سطحًا أملس، بخشونة بضعة نانومترات. ومن خلال الإشابة بالأملاح المعدنية، يمكن تصنيع مواد زجاجية ملونة. ويوسِّع هذا العمل نطاق المواد المختارة، من أجل الطباعة ثلاثية الأبعاد؛ ما يُمَكِّن من استحداث بنى عشوائية كبيرة وأخرى مجهرية في زجاج السيليكا المصهور، من أجل تطبيقات كثيرة في المجال الصناعي، وفي الأوساط الأكاديمية.