Le verre de quartz pur est hautement transparent et résistant à la chaleur, physique, et les effets chimiques. Ce sont des conditions optimales pour une utilisation en optique, la technologie des données ou le génie médical. Pour être efficace, usinage de haute qualité, cependant, les processus adéquats font défaut. Les scientifiques de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont développé une technologie de formage pour structurer le verre de quartz comme un polymère. Cette innovation est rapportée dans la revue Matériaux avancés .

"Cela a toujours été un grand défi de combiner un verre de quartz très pur et ses excellentes propriétés avec une technologie de structuration simple, " dit le Dr Bastian E. Rapp, Chef du groupe de recherche interdisciplinaire NeptunLab de l'Institute of Microstructure Technology (IMT) du KIT. Rapp et son équipe développent de nouveaux procédés pour le traitement industriel du verre. "Au lieu de chauffer le verre jusqu'à 800 degrés C pour former ou structurer des pièces de blocs de verre par traitement laser ou gravure, nous commençons par les plus petites particules de verre, " dit l'ingénieur mécanicien. Les scientifiques mélangent des particules de verre de 40 nanomètres avec un polymère liquide, former le mélange comme une génoise, et le durcir en un solide par chauffage ou exposition à la lumière. Le solide résultant est constitué de particules de verre dans une matrice dans un rapport de 60 à 40 % en volume. Les polymères agissent comme un agent de liaison qui retient les particules de verre aux bons endroits et, Par conséquent, maintient la forme.

Ce "Glassomer" peut être fraisé, tourné, usinés au laser ou traités dans des machines CNC comme un polymère conventionnel. « Toute la gamme des technologies de mise en forme des polymères est désormais ouverte pour le verre, " souligne Rapp. Pour la fabrication de verres hautes performances qui sont notamment utilisés dans les smartphones, les scientifiques produisent une tige Glassomer, à partir de laquelle les lentilles sont coupées. Pour le verre de quartz très pur, les polymères du composite doivent être éliminés. Pour ce faire, les lentilles sont chauffées dans un four à 500 à 600 degrés C et le polymère est entièrement brûlé en CO2. Pour combler les lacunes résultantes dans le matériau, les lentilles sont frittées à 1300 degrés C. Au cours de ce processus, les particules de verre restantes sont densifiées en verre sans pores.

Cette technologie de formage permet la production de matériaux verriers très purs pour toutes les applications, pour lesquels seuls les polymères ont été adaptés jusqu'à présent. Cela ouvre de nouvelles opportunités pour l'industrie de transformation du verre ainsi que pour l'industrie optique, microélectronique, biotechnologie, et génie médical. "Notre procédé est adapté à la production de masse. La production et l'utilisation du verre de quartz sont beaucoup moins chères, plus durable, et plus économes en énergie que ceux d'un polymère spécial, " explique Rapp.

C'est la troisième innovation pour le traitement du verre de quartz qui a été développée par NeptunLab sur la base d'un mélange liquide verre-polymère. En 2016, les scientifiques ont déjà réussi à utiliser ce mélange pour le moulage. En 2017, ils ont appliqué le mélange pour l'impression 3D et ont démontré son aptitude à la fabrication additive. Dans le cadre du concours "NanomatFutur" pour les jeunes chercheurs, l'équipe a été financée à hauteur de 2,8 millions d'euros par le ministère fédéral de l'Éducation et de la Recherche de 2014 à 2018. Une spin-off envisage désormais de commercialiser Glassomer.