Theo một nghiên cứu mới, các sản phẩm thủy tinh phức tạp như các lâu đài thu nhỏ và các bánh Pretzels nhỏ có thể được chế tạo bằng cách sử dụng in 3D. Kỹ thuật này một ngày nào đó có thể được sử dụng để sản xuất ống kính cho điện thoại thông minh cũng như các thành phần kính quan trọng khác, các nhà nghiên cứu cho biết.

Nghiên cứu khảo cổ học cho thấy con người đã sử dụng công nghệ thủy tinh trong hàng thiên niên kỷ. Quá trình này đòi hỏi phải có lò nóng và các hóa chất khắc nghiệt. Gần đây, các nhà khoa học đã điều tra xem liệu họ có thể tránh được những nhược điểm này bằng cách sử dụng in 3D.

Máy in 3D là một máy tạo ra các mặt hàng từ nhiều loại vật liệu: nhựa, gốm, kim loại và thậm chí các thành phần khác thường hơn, chẳng hạn như các tế bào sống. Các thiết bị này hoạt động bằng cách gửi các lớp vật liệu, giống như các máy in bình thường để mực, trừ máy in 3D cũng có thể đặt các lớp phẳng lên nhau để tạo các vật thể theo ba chiều.

 
Cho đến nay, các phương pháp duy nhất để định hình kính sử dụng in 3D cũng đòi hỏi sử dụng laser hoặc làm nóng các vật liệu để làm cho nhiệt độ khoảng 1.800 độ Fahrenheit (1.000 độ Celsius), các nhà nghiên cứu trong nghiên cứu mới cho biết. Trong cả hai trường hợp, các sản phẩm cuối cùng có cấu trúc thô và thô, không thích hợp cho nhiều ứng dụng, các nhà nghiên cứu cho biết thêm.

Nhà nghiên cứu Bastian Rapp, một kỹ sư cơ khí của Viện Công nghệ Karlsruhe ở Eggenstein-Leopoldshafen, Đức nói: "Mọi người nghĩ rằng thủy tinh quá khó khăn để làm việc thông qua việc in 3D.

 Cấu trúc tổ ong này được in trong kính silic nóng chảy tiếp xúc với ngọn lửa gần như là 1.500 độ Fahrenheit (800 độ Celsius).

Bây giờ, các nhà khoa học đã phát triển một kỹ thuật mới để chế tạo các cấu trúc thủy tinh phức tạp bằng cách sử dụng một máy in 3D tiêu chuẩn. Bí mật, các nhà nghiên cứu cho biết, là cái mà họ gọi là "thủy tinh lỏng".

Rapp nói với Live Science: "Công việc này làm nó đóng một lỗ hổng quan trọng trong bảng màu của in 3D hiện đại.

Các nhà khoa học bắt đầu bằng các hạt silica, cùng một chất được sử dụng để chế tạo thủy tinh. Những hạt này chỉ có 40 nanomet, hay một phần tỷ mét, rộng, gấp 2.500 lần so với sợi tóc người bình thường.

Các hạt nano silic này được phân tán trong dung dịch acrylic. Các nhà nghiên cứu sau đó có thể sử dụng một máy in 3D tiêu chuẩn để chế tạo các mặt hàng phức tạp bằng cách sử dụng "kính lỏng", nghiên cứu cho biết. Ánh sáng tia cực tím có thể làm cứng những vật này thành một loại nhựa tương tự như kính acrylic.

Khi những mảnh nhựa này được phơi ra ở nhiệt độ khoảng 2.370 độ F (1.300 độ C), chất dẻo đã cháy đi trong khi các hạt nano silic hợp nhất với nhau thành các cấu trúc thủy tinh trong suốt, nghiên cứu cho biết. Với sự trợ giúp của các chất phụ gia, kỹ thuật này có thể in kính màu, màu xanh lá cây, xanh da trời hoặc đỏ, ví dụ, các nhà nghiên cứu cho biết.

Rapp nói: "Kính là một trong những vật liệu lâu đời nhất mà nhân loại đã sử dụng, và nó vẫn là vật liệu hiệu năng cao, và cho nhiều ứng dụng, sự lựa chọn duy nhất của vật liệu. "Nghiên cứu của chúng tôi là làm cầu nối một khoảng cách cần thiết giữa các kỹ thuật sản xuất thế kỷ 21 và một vật liệu có tuổi già".

Máy in 3D thương mại mà các nhà nghiên cứu sử dụng có thể in các tính năng chỉ bằng một vài chục micron. Để so sánh, tóc người trung bình là dày 100 microns .

Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp mới này không đòi hỏi các hóa chất thô, và nó tạo ra các bộ phận thủy tinh mịn và rõ ràng đủ để sử dụng như ống kính và các ứng dụng khác.

Rapp cho biết: "Bạn có thể nghĩ đến việc chế tạo các ống kính nhỏ cho các loại máy ảnh thông minh. "Bạn có thể nghĩ đến việc tạo ra các lò phản ứng vi phản kháng hoá học và chịu nhiệt có từ thủy tinh mà phản ứng hóa học có thể xảy ra."

Kỹ thuật mới này cũng có thể giúp tạo các thành phần quang học và tử ánh sáng để truyền dữ liệu tốc độ cao, Rapp nói. Rapp cho biết: "Bạn cũng có thể suy nghĩ to hơn với những mảnh thủy tinh 3D cong cho kiến ​​trúc".

Rapp cho biết: "Chúng tôi đang quay một công ty để thương mại hóa công nghệ này. "Chúng tôi hy vọng rằng trong một vài năm tới, kính sẽ thuận tiện cho việc in 3D như nhựa ngày nay."

Các nhà khoa học đã tìm hiểu chi tiết những phát hiện của họ trên mạng ngày 19 tháng 4 trên tạp chí Nature.

Theo Live Science