30 jan. 2017
2 minuten
Het Karlsruhe Institute for Technology heeft ‘liquid glass’ ontwikkeld dat op kamertemperatuur vloeibaar is en als een kunststof in elke gewenste vorm kan worden gegoten. Het basismateriaal is een ‘nanocomposiet’ uit glas en kunststof.
Glas is een fascinerend materiaal met uitstekende optische, chemische en temperatuurbestendige eigenschappen waardoor het ideaal is voor onderdelen die maar een paar millimeter groot zijn. Denk aan minuscule optische lenzen, leidingen met extreem kleine boringen of complexe microsystemen zoals laboratoria zo groot als een chip, die de kleinste hoeveelheden vloeistof meten. Tot dusver waren voor de productie van zulke kleine structuren gevaarlijke chemicaliën en een clean room nodig, wat erg moeilijk is en duur. Onder leiding van Bastian E. Rapp, wetenschapper aan het Karlsruhe Institute for Technology (KIT) presenteert men hiervoor een alternatief op de komende Hannover Messe: het vloeibare glas dat zij hebben ontwikkeld, is vloeibaar op kamertemperatuur en kan elke vorm aannemen. Dat wordt vervolgens voorbehandeld onder UV-licht en tenslotte gehard in een oven. Glazen onderdelen vormen, is nu net zo gemakkelijk als koekjes bakken, zegt het KIT.
Simpel en economisch
De procedure is eenvoudig en economisch maar biedt ook nog talloze creatieve voordelen. "Met liquid glass kunnen we alle vormen realiseren, kunnen we verschillende componenten op elkaar stapelen en we kunnen elk onderdeel dupliceren door te gieten", aldus Bastian Rapp. Hij leidt de groep van jonge wetenschappers onder de naam Neptunlab.
Het basismateriaal voor de procedure is een nanocomposiet, het liquid glass, een mengsel van glaspoeder (SiO2) en een onder invloed van licht uithardende monomeer dat kan worden verwerkt als een kunststof. Men maakt een siliconenvorm of een 3D-print van het origineel en voegt de glas-kunststof mix eenvoudig toe door te gieten en laat het uitharden door bestraling met UV-licht.
Als aansluitend de mal is verwijderd behoudt het gegoten onderdeel zijn vorm en dan kunnen eventueel verschillende onderdelen worden samengevoegd tot een complex systeem. Daarna gaat het geheel de hete oven in van boven de duizend graden waarin de kunststof door de temperatuur wordt ontleedt (thermo-debinding) en eruit brandt. Het materiaal verandert in puur glas en de eventuele componenten versmelten tot een geheel.
Transparant en sterk
Onderdelen en systemen die met deze methode zijn gemaakt, hebben dezelfde chemische en fysieke eigenschappen als producten van traditioneel glas, dezelfde transparantie en een even glad oppervlak. Liquid glass maakt het ook mogelijk om complexe structuren op micrometerniveau te maken, zoals holtes en kanaaltjes. Prototypes van glazen microsystemen kunnen kostenefficiënt worden geproduceerd, zoals bijvoorbeeld microfluïdische chips die nu vijftig euro per stuk kosten.
Anderen lazen ook
