प्रकाश के साथ ग्लास माइक्रोस्ट्रक्चर बनाने के लिए वैज्ञानिकों ने अभिनव 3 डी प्रिंटिंग तकनीक विकसित की

जर्नल साइंस में प्रकाशित एक नए अध्ययन के अनुसार, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के शोधकर्ताओं ने 3 डी प्रिंटिंग ग्लास माइक्रोस्ट्रक्चर के लिए एक नई विधि विकसित की है। यह विधि तेज है और उच्च ऑप्टिकल गुणवत्ता, डिजाइन लचीलेपन और ताकत के साथ वस्तुओं का उत्पादन करती है।

शोधकर्ताओं ने जर्मनी में फ़्रीबर्ग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के सहयोग से, तीन साल पहले विकसित की गई एक 3D प्रिंटिंग प्रक्रिया की क्षमताओं को बढ़ाया है, कम्प्यूटेशनल एक्सियल लिथोग्राफी (CAL), बेहतर सुविधाओं को प्रिंट करने और ग्लास में प्रिंट करने के लिए। उन्होंने नई प्रणाली को "माइक्रो-सीएएल" कहा।

ग्लास अक्सर जटिल सूक्ष्म वस्तुओं को बनाने के लिए पसंद की सामग्री होती है, जिसमें स्मार्टफोन और एंडोस्कोप में उपयोग किए जाने वाले छोटे, उच्च-गुणवत्ता वाले कैमरों के लेंस और सूक्ष्म मात्रा में तरल पदार्थों का विश्लेषण या संसाधित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण शामिल हैं। हालांकि, मौजूदा निर्माण विधियां उद्योग की बढ़ती मांगों को पूरा करने की उनकी क्षमता में धीमी, महंगी और सीमित हो सकती हैं।

सीएएल प्रक्रिया आज की औद्योगिक 3डी प्रिंटिंग निर्माण प्रक्रिया से मौलिक रूप से अलग है, जो सामग्री की पतली परतों से वस्तुओं का निर्माण करती है। यह तकनीक समय लेने वाली हो सकती है और इसके परिणामस्वरूप किसी न किसी सतह की बनावट हो सकती है। हालाँकि, CAL 3D एक ही समय में संपूर्ण ऑब्जेक्ट को प्रिंट करता है। शोधकर्ताओं ने प्रकाश के एक पैटर्न को एक घूर्णन प्रकाश संवेदनशील सामग्री में प्रोजेक्ट करने के लिए एक लेजर का उपयोग किया, एक त्रि-आयामी प्रकाश खुराक का निर्माण किया, जो तब वांछित आकार में जम गया। सीएएल प्रक्रिया की परत-मुक्त प्रकृति चिकनी सतहों और जटिल ज्यामिति को सक्षम बनाती है।

यह शोध ग्लास संरचनाओं में सूक्ष्म विशेषताओं को मुद्रित करने की अपनी क्षमता का प्रदर्शन करते हुए सीएएल की सीमाओं को आगे बढ़ाता है। यूसी बर्कले में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रमुख अन्वेषक और प्रोफेसर हेडन टेलर ने कहा, "जब हमने पहली बार 2019 में इस पद्धति को प्रकाशित किया था, तो सीएएल एक मिलीमीटर के लगभग एक तिहाई आकार के साथ पॉलिमर में वस्तुओं को प्रिंट कर सकता था।" .

"अब, माइक्रो-सीएएल के साथ, हम पॉलिमर में वस्तुओं को एक मीटर के लगभग 20 मिलियनवें हिस्से या मानव बाल की चौड़ाई के लगभग एक चौथाई के साथ प्रिंट कर सकते हैं। और, पहली बार, हमने इस दृष्टिकोण का प्रदर्शन किया है। आप केवल पॉलिमर में प्रिंट कर सकते हैं, लेकिन आप ग्लास में भी प्रिंट कर सकते हैं, जिसमें एक मीटर के लगभग 50 मिलियनवें हिस्से तक की विशेषताएं होती हैं।"

ग्लास को प्रिंट करने के लिए, टेलर और उनकी शोध टीम ने फ़्रीबर्ग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के साथ सहयोग किया, जिन्होंने एक विशेष राल सामग्री विकसित की जिसमें प्रकाश-संवेदनशील चिपकने वाले तरल से घिरे ग्लास के नैनोकण शामिल थे। प्रिंटर से डिजिटल लाइट प्रोजेक्शन बाइंडर को मजबूत करता है, और शोधकर्ता फिर बाइंडर को हटाने के लिए प्रिंटेड ऑब्जेक्ट को गर्म करते हैं और कणों को एक साथ शुद्ध ग्लास की ठोस वस्तु में फ्यूज करते हैं।

टेलर ने कहा, "यहां महत्वपूर्ण कारक यह है कि बाइंडर का अपवर्तक सूचकांक लगभग कांच के अपवर्तक सूचकांक के समान होता है, इसलिए सामग्री के माध्यम से गुजरने पर प्रकाश का थोड़ा बिखराव होता है।" सीएएल प्रिंटिंग प्रक्रिया और यह ग्लासोमर (जीएमबीएच) विकसित सामग्री एक दूसरे का सही संयोजन है।"

शोध दल ने परीक्षण भी किए और पाया कि सीएएल-मुद्रित कांच की वस्तुओं में पारंपरिक परत-आधारित मुद्रण प्रक्रियाओं का उपयोग करके बनाई गई वस्तुओं की तुलना में अधिक स्थिर शक्ति थी। "जब कांच की वस्तुओं में अधिक दोष या दरारें होती हैं, या एक खुरदरी सतह होती है, तो वे अधिक आसानी से बिखर जाती हैं," टेलर ने कहा। इसलिए, अन्य परत-आधारित 3D प्रिंटिंग प्रक्रियाओं की तुलना में, CAL चिकनी सतहों के साथ ऑब्जेक्ट बनाता है। क्षमता एक बड़ा संभावित लाभ है।"

सीएएल की 3डी प्रिंटिंग विधि सूक्ष्म कांच की वस्तुओं के निर्माताओं को ज्यामिति, आकार और ऑप्टिकल और यांत्रिक गुणों के लिए ग्राहकों की मांग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक नया और अधिक कुशल तरीका प्रदान करती है। विशेष रूप से, इसमें सूक्ष्म ऑप्टिकल घटकों के निर्माता शामिल हैं जो कॉम्पैक्ट कैमरों, आभासी वास्तविकता हेडसेट, उन्नत सूक्ष्मदर्शी और अन्य वैज्ञानिक उपकरणों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। टेलर ने कहा, "इन भागों को अधिक गति और ज्यामितीय स्वतंत्रता के साथ बनाने में सक्षम होने से नई डिवाइस क्षमताओं या कम लागत का नेतृत्व करने की क्षमता है।"