KIC News, Volume 20, No. 4, 2017
KIC News, Volume 20, No. 4, 2017 81
3차원 프린팅을 이용한 투명 유리 제조 기술
로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 연구진은 투명 실리카 유리 를 제조할 수 있는 새로운 3차원 프린팅 방법을 개발했다. 이 연구에서는 밀리미터 이하의 크기를 가진 투 명 유리 구조의 3차원 프린팅을 위해서 직접 잉크 쓰기 방법(direct ink writing, DIW)을 이용하는 2단계 프로세스(성형과 소결)가 사용되었다.
DIW는 잉크가 프로그램된 패턴 속의 노즐을 통해서 압출되는 적층식 조립 기술이다. 잉크는 겔화, 증발 에 의해서 빠르게 고형화된다. DIW는 폴리머 광 도파관, 복잡한 골격, 3차원 그래핀 에어로젤, 자가-치유 물질 등과 같은 광범위한 분야에 사용되고 있다.
이번에 개발된 새로운 프로세스는 원하는 형상을 가진 실리카 몸체를 형성하기 위해서 콜로이드 실리카 현탁액을 DIW 프린팅했다. 이 프로세스의 핵심은 가장 적합한 잉크 특성을 가지도록 항복 응력과 전단 유 동화(shear thinning)를 제어하는 것이다. 그 후에, 프린트된 구조는 실리카 융점 이하의 온도로 가열된다.
기존의 용융 유리의 직접 3차원 프린팅과는 달리, 2단계 방법은 프린팅 동안에 고온이 필요하지 않고 더 높은 해상도를 가능하게 한다.
잉크는 최적의 건조 및 유변학적 특성들을 갖도록 제작되었고, 적절한 열처리 프로세스와 결합할 때, 완전 히 조밀한 유리 부품을 만들 수 있었다. 이번 연구진은 다중 복합 유리 부품을 실제로 제조하는데 성공했다.
3차원 프린팅 기술은 최근에 큰 발전을 이루어서 일반적인 프로세스에 적용할 수 있게 되었다. 그래서 이 번 연구와 같은 조율 가능한 광학적 및 기계적 특성을 가진 유리 구조를 만들 수 있게 되었다. 3차원 프린 팅 기술은 지금도 계속 발전하고 있기 때문에 우리가 원하는 형상과 특성을 가진 제품을 설계와 동시에 개 발할 수 있는 길이 열리게 될 것이다.
Figure. 3D-printe된 유리구조. a) Solid, monolithic cylinder b) Cup containing dyed water, highlighting high aspect ratio features c) Woodpile scaffold, highlighting gap-spanning features d) Scanning electron microscopy of woodpile scaffold.
출처 : http://www.nanowerk.com/nanotechnology_articles/newsid=47366.php 작성 : 김 상 범 (경기대학교)