El vidrio de cuarzo puro es muy transparente y resistente a la temperatura, físico, e impactos químicos. Estos son los requisitos previos óptimos para su uso en óptica, tecnología de datos o ingeniería médica. Para eficiente, mecanizado de alta calidad, sin embargo, faltan procesos adecuados. Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han desarrollado una tecnología de formación para estructurar el vidrio de cuarzo como un polímero. Esta innovación se informa en la revista Materiales avanzados .

"Siempre ha sido un gran desafío combinar el vidrio de cuarzo de alta pureza y sus excelentes propiedades con una tecnología de estructuración simple, "dice el Dr. Bastian E. Rapp, Responsable del grupo de investigación interdisciplinar NeptunLab del Instituto de Tecnología de Microestructuras (IMT) de KIT. Rapp y su equipo desarrollan nuevos procesos para el procesamiento industrial del vidrio. "En lugar de calentar el vidrio hasta 800 grados C para formar o estructurar partes de bloques de vidrio mediante procesamiento o grabado con láser, comenzamos con las partículas de vidrio más pequeñas, "dice el ingeniero mecánico. Los científicos mezclan partículas de vidrio de 40 nanómetros de tamaño con un polímero líquido, formar la mezcla como un bizcocho, y endurecerlo hasta convertirlo en un sólido mediante calentamiento o exposición a la luz. El sólido resultante consiste en partículas de vidrio en una matriz en una proporción de 60 a 40% en volumen. Los polímeros actúan como un agente de unión que retiene las partículas de vidrio en los lugares correctos y, por eso, mantiene la forma.

Este "Glassomer" se puede moler, convertido, mecanizado con láser o procesado en máquinas CNC como un polímero convencional. "La gama completa de tecnologías de formación de polímeros está ahora abierta para el vidrio, "Enfatiza Rapp. Para fabricar lentes de alto rendimiento que se utilizan en teléfonos inteligentes, entre otros, los científicos producen una varilla de Glassomer, de la que se cortan las lentes. Para vidrio de cuarzo de alta pureza, los polímeros del material compuesto deben eliminarse. Por hacerlo, las lentes se calientan en un horno de 500 a 600 grados C y el polímero se quema por completo a CO2. Para cerrar los huecos resultantes en el material, las lentes se sinterizan a 1300 grados C. Durante este proceso, las partículas de vidrio restantes se densifican hasta obtener un vidrio sin poros.

Esta tecnología de formación permite la producción de materiales de vidrio de alta pureza para cualquier aplicación, para los que hasta ahora sólo se han adaptado los polímeros. Esto abre nuevas oportunidades para la industria de procesamiento de vidrio, así como para la industria óptica. microelectrónica, biotecnología, e ingeniería médica. "Nuestro proceso es adecuado para la producción en masa. La producción y el uso de vidrio de cuarzo son mucho más baratos, más sostenible, y más eficientes energéticamente que los de un polímero especial, "Explica Rapp.

Esta es la tercera innovación para el procesamiento de vidrio de cuarzo que ha sido desarrollada por NeptunLab sobre la base de una mezcla líquida de vidrio y polímero. En 2016, los científicos ya lograron utilizar esta mezcla para moldear. En 2017, aplicaron la mezcla para impresión 3D y demostraron su idoneidad para la fabricación aditiva. En el marco del concurso "NanomatFutur" para investigadores en fase inicial, el equipo fue financiado con EUR 2,8 millones por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de 2014 a 2018. Una empresa derivada ahora planea comercializar Glassomer.