Spritzguss von transparentem mikrostrukturiertem Quarzglas

Abstract:
Mikrostrukturiertes Quarzglas findet aufgrund seiner hohen chemischen, thermischen und mechanischen Stabilität sowie der herausragenden optischen Eigenschaften zahlreiche Anwendungen im Bereich der Mikrotechnologie insbesondere im Bereich Mikrofluidik und Mikrooptik. Quarzglas ist jedoch äußerst schwierig zu bearbeiten und benötigt üblicherweise hohe Temperaturen, zeitaufwendige Schleifprozesse oder komplizierte, toxische Ätzprozesse, wodurch Designfreiheit und Herstellungsgeschwindigkeit stark begrenzt sind. Hier präsentieren wir thermoplastische Quarzglas Nanokomposite, sogenannte Glassomere, welche analog zu Kunststoffen über Hochdurchsatz-Spritzguss verarbeitet werden können und anschließend mittels Entbinderung und Sintern in transparentes, hochreines Quarzglas mit hoher optischer Transmission >90 % und hoher Oberflächenqualität mit Rauheiten Rq < 5 nm umgewandelt werden. Neben komplexen makroskopischen Strukturen zeigen wir mikrostrukturierte mikrofluidische und mikooptische Quarzglas Komponente. Einfache thermische und Lösungsmittel-basierte Bonding Protokolle ermöglichen es die Glassomere bereits vor der Umwandlung zuGlas miteinander zu verbinden und erlauben damit die Herstellung geschlossener, voll funktionsfähiger mikrofluidischer Chips in Quarzglas.