I ricercatori dell’Università di Friburgo, ETH di Zurigo, dell’Università di Würzburg e della società di stampa 3D su scala microscopica Nanoscribe GmbH stanno sperimentando un metodo per produrre strutture in vetro 3D vuote per applicazioni in microfluidica. La tecnica innovativa si basa sulla tecnologia di microfabbricazione di Nanoscribe e si è dimostrata in grado di produrre intricate strutture microfluidiche in vetro di silice fuso.
L’uso del vetro per dispositivi microfluidici e lab-on-a-chip potrebbe essere estremamente vantaggioso, poiché il vetro al quarzo dimostra eccellenti proprietà ottiche, chimiche e meccaniche e stabilità a lungo termine. Fino ad ora, tuttavia, una delle principali sfide nell’uso del vetro per tali applicazioni è stata la produzione di microstrutture da esso.
L’esclusivo processo sviluppato dai ricercatori e Nanoscribe supera questa sfida utilizzando la replica sacrificale di modelli per produrre canali microfluidici 3D utilizzando vetro di silice trasparente. Nella ricerca, microstrutture 3D essenziali sono state prodotte utilizzando la stampante 3D su microscala di Nanoscribe.
Struttura del miscelatore microfluidico 3D in vetro di silice fuso basato sulla replica sacrificale del modello
In breve, il processo consiste nella prima stampa 3D di una microstruttura polimerica. Questa microstruttura viene quindi colata in un materiale di vetro a nanocomposito liquido, che viene successivamente solidificato sulla parte superiore del modello di polimero con luce UV. Un trattamento termico viene quindi applicato alla struttura, trasformando il materiale nanocomposito in vetro di silice fuso e fondendo la struttura polimerica sacrificale dall’interno. Il risultato dopo il processo di trattamento, che raggiunge temperature fino a 1.300 gradi Celsius, è una struttura di vetro forte e vuota con microcanali complessi.
In questa fase del progetto di ricerca, il team congiunto ha prodotto con successo canali piccoli fino a 7 micrometri di diametro. Inoltre, la guida precisa del canale fuori dal piano ottenuta nelle parti del test, incluso il mixer nella foto sopra, dimostra la fattibilità del processo per la produzione di strutture di vetro complesse.
In futuro, il team di ricerca comune spera di sviluppare ulteriormente la tecnica al punto da renderla pronta per il mercato industriale. Dal punto di vista di Nanoscribe, la ricerca sta anche gettando le basi per l’uso di materiali in vetro con la sua tecnologia di microfabbricazione .
