El equipo de la Universidad Hebrea ha desarrollado el primer método sin aglutinante para la impresión 3D de vidrio, utilizando la luz para desencadenar una reacción química que forma directamente estructuras de sílice sin necesidad de aditivos orgánicos o calor extremo haciendo que la impresión de vidrio sea más rápida, limpia y precisa.
Durante siglos, la fabricación de vidrio ha sido un oficio de fuego, arena y paciencia. Pero en la era digital, los investigadores están recurriendo a la impresión 3D para diseñar objetos de vidrio con formas y funciones inimaginables en un horno tradicional. ¿El desafío? Hasta ahora, casi todos los métodos de impresión de vidrio requerían “pegamentos” químicos, aglutinantes orgánicos que complican el proceso y limitan lo que es posible.
Un equipo de investigación de la Universidad Hebrea de Jerusalem ha resuelto ese problema.
Los científicos Amir Reisinger, Natanel Jarach y el profesor Shlomo Magdassi del Instituto de Química presentan un método sin aglutinante para imprimir vidrio de sílice en 3D.
Su enfoque elimina los aditivos orgánicos, eludiendo los pasos que consumen mucha energía y desperdician y que durante mucho tiempo han obstaculizado la impresión 3D de vidrio.
El vidrio es más que ventanas y botellas: es fundamental para la tecnología moderna. Desde la fibra óptica que transporta el tráfico de Internet hasta los chips microfluídicos en el diagnóstico médico, la transparencia, durabilidad y estabilidad química del vidrio lo hacen indispensable.
La impresión 3D prometía llevar estas propiedades más allá al permitir componentes de vidrio hechos a medida con geometrías intrincadas. Pero hasta ahora, dicho trabajo se ha basado en aglutinantes orgánicos que luego deben quemarse, lo que a menudo causa grietas, contracción o pérdida de resolución.
El equipo desarrolló una reacción sol-gel inorgánica fotoinducida como alternativa. Cuando se expone a la luz, su material sufre una transformación química controlada, solidificándose sin necesidad de aglutinantes.
Los avances clave incluyen:
- Compatibilidad comercial: funciona con impresoras de procesamiento de luz digital (DLP) estándar.
- Escalabilidad: produce objetos de sílice a escala centimétrica, no solo pequeños prototipos.
- Sostenibilidad: evita las altas temperaturas y el desperdicio químico de los métodos convencionales.
- Rendimiento: da como resultado un vidrio poroso con una transparencia moderada después de un simple tratamiento de 250 °C, muy por debajo de los >1000 °C típicos en la fabricación de vidrio.
El método podría acelerar las innovaciones en:
- Óptica : microlentes, filtros y guías de ondas personalizables.
- Ingeniería biomédica: dispositivos implantables, andamios y plataformas de laboratorio en un chip.
- Microfluídica: canales de vidrio de precisión para pruebas de drogas e investigación química.
“El vidrio es uno de los materiales más antiguos de la humanidad, pero este enfoque lo lleva al siglo XXI”, dijo el profesor Magdassi. “Al hacer que la impresión 3D de vidrio sea más limpia y versátil, estamos abriendo la puerta a aplicaciones que tocan todos los aspectos de la vida moderna”.
El trabajo de investigación titulado “Stereolithography-based 3D printing of silica with solutions without organic binders”, ya está disponible en Materials Today.
Investigadores:
Amir Reisinger, Natanel Jarach y Shlomo Magdassi.
Instituto de Química, Universidad Hebrea de Jerusalem.
