Glas ist ein faszinierendes Material. Herausragende optische, chemische und thermische Eigenschaften machen es zu einem attraktiven Werkstoff für Bauteile, die nur wenige Mikrometer messen, beispielsweise winzige optische Linsen, Röhrchen mit extrem kleinem Innendurchmesser oder komplexe Mikrosysteme, wie Labors in Chipgröße zur Analyse kleinster Flüssigkeitsmengen.

Um Glas derart fein zu strukturieren, waren bisher der Einsatz gefährlicher Chemikalien und die Nutzung eines Reinraums erforderlich, was mit großem Aufwand und entsprechend hohen Kosten verbunden ist. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) um Dr. Bastian E. Rapp stellen auf der HANNOVER MESSE 2017 eine Alternative vor: Das von ihnen entwickelte "Liquid Glass" ist bei Raumtemperatur dickflüssig und lässt sich in jede beliebige Form bringen, unter Licht vorhärten und im Ofen ausbrennen. Glasbauteile zu strukturieren, ist damit (fast) so einfach, wie Kekse zu backen.

Unkompliziert und kostengünstig

Das Verfahren ist nicht nur unkompliziert und kostengünstig, sondern bietet darüber hinaus viele gestalterische Vorteile: "Mit Liquid Glass können wir alle denkbaren Formen realisieren, mehrere Bauteile übereinanderschichten und jedes Bauteil per Abguss vervielfältigen", erklärt Rapp, der die Nachwuchsgruppe "NeptunLab" am KIT leitet. Ausgangsstoff des Verfahrens ist ein Nanokomposit, ein Gemisch aus pulverisiertem Glas und Kunststoff, das sich wie Kunststoff verarbeiten lässt. Um Liquid Glass die gewünschte Form zu verleihen, fertigen die Karlsruher Forscher eine präzise Silikonmaske als Abguss des originalen Bauteils oder 3D-Drucks. Sie füllen das Glas-Kunststoff-Gemisch hinein und lassen es unter UV-Bestrahlung aushärten. Anschließend lässt sich die Silikonmaske entfernen, ohne dass das Bauteil die angenommene Form verliert. Mehrere solcher Bauteile lassen sich nun zu komplexen Systemen zusammensetzen. In einem Brennofen brennt das Material zu reinem Glas aus und die Bauteile verbinden sich fest miteinander.

Transparent und widerstandsfähig

Die so hergestellten Bauteile und Systeme besitzen die gleichen chemischen und physikalischen Eigenschaften wie Produkte aus herkömmlichem Glas, die gleiche Transparenz und eine ebenso glatte Oberfläche. Dabei lassen sich mit Liquid Glass auch komplexe Strukturen im Mikrometerbereich verwirklichen wie geschlossene Aushöhlungen oder Kanäle. Das Verfahren ermöglicht, gläserne Mikrosysteme kostengünstig als Prototypen herzustellen, beispielsweise Mikrofluidikchips für derzeit 0,50 Euro pro Stück.

Auf der HANNOVER MESSE 2017 vom 24. bis 28. April ist das KIT bei der Leitmesse "Research & Technology" in Halle 2 am Stand B16. Dort erfahren Besucher von den Materialwissenschaftlern des KIT, was mit Liquid Glass alles möglich ist. Darüber hinaus ist das KIT in Halle 27 (Energy) am Stand H51 sowie auf weiteren Themenständen vertreten.

Ein Video zum Liquid-Glass-Verfahren finden Sie unter www.youtube.com/watch?v=XsZL7zajgr0 .