Большинство трехмерных стеклянных объектов изготавливаются с помощью литья, выдувания или, возможно, даже 3D-печати. Китайские ученые, однако, разработали метод складывания таких предметов в форму, и он имеет некоторые ключевые преимущества по сравнению с другими методами.
Процесс, вдохновленный оригами, был разработан Ян Сюй, аспирантом, работающим в лаборатории профессора Тао Се из Чжэцзянского университета.
Сюй начал с смешивания наночастиц кремнезема с раствором светочувствительного жидкого полимера и других соединений. Воздействие ультрафиолетового света впоследствии превращало раствор в твердый поперечно-сшитый поликапролактоновый полимер, в котором были подвешены шарики кремнезема.
Сюй разрезал материал на плоские полупрозрачные листы с механическими свойствами, подобными бумаге. Затем она складывала, скручивала и вытягивала эти листы в трехмерные формы, такие как журавль, кружевная ваза, перо и сфера из переплетенных лент.
Хотя листы обычно сохраняли эти формы при сгибании в комнатной температуре, было обнаружено, что если полимер нагреть до 265 ºF (129 ºC) при складывании или растяжении, он будет сохранять свои точныеформа на протяжении всего остального процесса. Это произошло из-за того, что применение тепла постоянно перестраивало связи между полимерными цепями.
Затем Сюй нагрел сложенные листы до температуры более 1100 ºF (593 ºC). Это заставило полимер расплавиться, оставив непрозрачную версию сложенного объекта, состоящую только из связанных шариков кремнезема. Когда объект был затем нагрет до более чем 2300 ºF (1260 ºC), шарики расплавились, слились воедино и стали прозрачными, образуя гладкий, прозрачный готовый продукт.
Утверждается, что этот метод способен производить много более сложные объекты, чем это возможно при литье стекла или выдувании. Также говорят, что это значительно быстрее, чем 3D-печать, плюс это не приводит к грубому многослойному виду многих 3D-печатных предметов.
В настоящее время ученые адаптируют технологию для использования в производстве керамические объекты, заменив частицы кремнезема частицами из таких материалов, как диоксид титана и диоксид циркония.
Сюй и Се представляют свое исследование во вторник на весеннем собрании Американского химического общества.
>
