Большинство трехмерных стеклянных объектов изготавливаются с помощью литья, выдувания или, возможно, даже 3D-печати. Однако китайские ученые 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 (Yang Xu), аспирантом, работающим в лаборатории профессора Тао Се (Tao Xie) в Чжэцзянском университете.
Сюй начала с смешивания наночастиц диоксида кремния с раствором светочувствительного жидкого полимера и других соединений. Воздействие ультрафиолетового света впоследствии превращало раствор в твердый поперечно-сшитый поликапролактоновый полимер, в котором были суспендированы шарики диоксида кремния.
Сюй разрезала материал на плоские полупрозрачные листы с механическими свойствами, подобными бумаге. Затем она сложила, скрутила и вытянула эти листы в трехмерные формы, такие как журавль, кружевная ваза, перо и сфера из переплетенных лент.
В то время как листы обычно сохраняли эту форму при складывании при комнатной температуре, было обнаружено, что если полимер нагреть до 129°C при складывании или растяжении, он будет сохранять свою точную форму на протяжении всего остального процесса. Это происходит потому, что применение тепла постоянно перестраивает связи между полимерными цепями.
Затем Сюй нагрела сложенные листы до температуры более 593°C. Это заставило полимер расплавиться, оставив непрозрачную версию сложенного объекта, состоящую только из связанных шариков диоксида кремния. Когда объект был затем нагрет до более чем 1260°C, шарики расплавились, слились воедино и стали прозрачными, образуя гладкий, прозрачный готовый продукт.
Утверждается, что этот метод позволяет производить гораздо 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 керамических изделий, заменяя частицы диоксида кремния частицами из таких материалов, как диоксид титана и диоксид циркония.
Исследователи представили свои исследования во вторник на весенней встрече Американского химического общества.
Источник: American Chemical Society via EurekAlert.
