O vidro de quartzo puro é altamente transparente e resistente ao calor, fisica, e impactos químicos. Estes são os pré-requisitos ideais para uso em óptica, tecnologia de dados ou engenharia médica. Para eficiente, usinagem de alta qualidade, Contudo, faltam processos adequados. Cientistas do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) desenvolveram uma tecnologia de formação para estruturar o vidro de quartzo como um polímero. Esta inovação é relatada no jornal Materiais avançados .

“Sempre foi um grande desafio combinar vidro de quartzo de alta pureza e suas excelentes propriedades com uma tecnologia de estruturação simples, "diz o Dr. Bastian E. Rapp, Chefe do grupo de pesquisa interdisciplinar NeptunLab do Instituto de Tecnologia de Microestrutura (IMT) do KIT. Rapp e sua equipe desenvolvem novos processos para processamento industrial de vidro. "Em vez de aquecer o vidro a até 800 graus C para formar ou estruturar partes de blocos de vidro por processamento a laser ou gravação, começamos com as menores partículas de vidro, "diz o engenheiro mecânico. Os cientistas misturam partículas de vidro de 40 nanômetros de tamanho com um polímero líquido, formar a mistura como um bolo de esponja, e endurecê-lo até um sólido por aquecimento ou exposição à luz. O sólido resultante consiste em partículas de vidro em uma matriz em uma proporção de 60 a 40% em volume. Os polímeros agem como um agente de ligação que retém as partículas de vidro nos locais certos e, portanto, mantém a forma.

Este "Glassomer" pode ser moído, virou, usinado a laser ou processado em máquinas CNC como um polímero convencional. "Toda a gama de tecnologias de formação de polímeros está agora aberta para o vidro, "Rapp enfatiza. Para fabricar lentes de alto desempenho que são usadas em smartphones, entre outros, os cientistas produzem uma haste de Glassomer, de onde as lentes são cortadas. Para vidro de quartzo altamente puro, os polímeros no composto devem ser removidos. Por fazer isso, as lentes são aquecidas em um forno de 500 a 600 graus C e o polímero é totalmente queimado até CO2. Para fechar as lacunas resultantes no material, as lentes são sinterizadas a 1300 graus C. Durante este processo, as partículas de vidro restantes são densificadas para vidro sem poros.

Esta tecnologia de formação permite a produção de materiais de vidro de alta pureza para qualquer aplicação, para o qual apenas polímeros foram adequados até agora. Isso abre novas oportunidades para a indústria de processamento de vidro, bem como para a indústria óptica, microeletrônica, biotecnologia, e engenharia médica. "Nosso processo é adequado para produção em massa. A produção e o uso de vidro de quartzo são muito mais baratos, mais sustentável, e mais eficientes em termos de energia do que os de um polímero especial, "Rapp explica.

Esta é a terceira inovação para o processamento de vidro de quartzo desenvolvida pela NeptunLab com base em uma mistura de polímero de vidro líquido. Em 2016, os cientistas já conseguiram usar essa mistura para moldagem. Em 2017, eles aplicaram a mistura para impressão 3-D e demonstraram sua adequação para fabricação de aditivos. No âmbito da competição "NanomatFutur" para pesquisadores em estágio inicial, a equipe foi financiada com 2,8 milhões de euros pelo Ministério Federal da Educação e Pesquisa de 2014 a 2018. Uma divisão agora planeja comercializar o Glassomer.