Comment le plus petit verre de vin au monde a-t-il été fabriqué ?
Des scientifiques ont créé le plus petit verre à vin du monde, plus petit qu’un cheveu humain. Fabriqué à partir de verre véritable, le modèle est un essai d’un nouveau procédé avancé d’impression en 3D qui pourrait permettre de fabriquer des composants en verre à l’échelle nanométrique pour les appareils électroniques et optiques.
Image d’entête : le plus petit verre à vin imprimé en 3D au monde et un résonateur optique pour les télécommunications par fibre optique, photographiés au microscope électronique à balayage à l’École royale polytechnique de Suède (KTH). Le bord du verre est plus petit que la largeur d’un cheveu humain. (École royale polytechnique KTH)
Visible uniquement à l’aide d’un microscope électronique à balayage , le verre à vin ne mesure que quelques dizaines de micromètres. L’équipe a également créé des modèles miniatures (image un peu plus bas) d’une spirale, d’un porte-à-faux/ cantilever, d’un réseau d’aiguilles, d’un résonateur optique et du logo de l’université à l’origine du projet, le KTH Royal Institute of Technology (École royale polytechnique de Suède).
Des œuvres d’art minuscules ont déjà été imprimées en 3D par le passé, notamment un bateau et une série de nanosculptures incroyablement détaillées, toutes suffisamment petites pour tenir sur un cheveu humain. Mais ce nouveau lot a été entièrement réalisé en verre de silice, dans le cadre d’une démonstration d’une nouvelle technologie d’impression de minuscules structures en verre.
Le processus commence par une petite réserve d’un matériau appelé hydrogène silsesquioxane (HSQ), qui contient les ingrédients nécessaires à la formation du verre de silice (dioxyde de silicium). Pour ce faire, le liquide est soumis à des impulsions laser d’une durée de quelques trillionièmes de seconde chacune, ce qui provoque la réticulation du HSQ en verre de silice au point focal du laser. Le processus a permis de créer des voxels (pixels 3D) d’une taille de 65 x 260 nanomètres, ce qui a permis au système d’imprimer l’objet directement dans le HSQ.
A partir de l’étude : a. Préparation d’hydrogène silsesquioxane (HSQ) en goutte à goutte. b. Écriture directe dans le HSQ à l’aide d’un faisceau laser sub-picoseconde. c. Développement des structures imprimées en 3D en dissolvant le HSQ non exposé. L’image en médaillon montre un logo KTH imprimé en 3D (barre d’échelle, 1 µm). d., e. structures imprimées en 3D : un gobelet en verre et une spirale conique (barres d’échelle, 1 µm). f., g. un réseau d’aiguilles de 500 nm de diamètre et d’un pilier avec une torsion longitudinale (barres d’échelle, 1 µm). h., i. un cantilever de 750 nm de large et de 540 nm d’épaisseur, prises sous un angle de 45°. La rugosité de la surface supérieure provient d’une couche d’or déposée pour réduire les effets de charge pendant l’imagerie (barres d’échelle, 1 µm). (P. Huang et col./ Nature Communications)
L’équipe affirme que cette technique est beaucoup plus efficace que les méthodes d’impression 3D existantes pour le verre, qui nécessitent généralement des températures élevées pendant de longues périodes. En outre, les objets fabriqués de cette manière peuvent encore résister à une forte chaleur lors de leur utilisation.
Mais il ne s’agit pas seulement de l’avènement d’une impressionnante nouvelle forme d’art. Selon les chercheurs, cette technique pourrait être utilisée pour fabriquer des composants en verre beaucoup plus petits et plus précis pour les systèmes optiques, tels que les lentilles ou les résonateurs. En fait, ces composants peuvent être imprimés en 3D directement à l’extrémité d’un câble de fibre optique.
Selon Kristinn Gylfason, coauteur de l’étude :
L’épine dorsale de l’internet repose sur des fibres optiques en verre. Dans ces systèmes, toutes sortes de filtres et de coupleurs sont nécessaires et peuvent désormais être imprimés en 3D grâce à notre technique. Cela ouvre de nombreuses nouvelles possibilités.
L’étude publiée dans Nature Communications : Three-dimensional printing of silica glass with sub-micrometer resolution et présentée sur le site de l’École royale polytechnique de Suède : Researcher 3D prints world’s smallest wineglass with new method.