بقلم بيساخ بنسون • 5 أكتوبر 2025
القدس، 5 أكتوبر 2025 (TPS-IL) — حقق علماء إسرائيليون اختراقًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد بتطوير أول طريقة لطباعة الزجاج دون استخدام مواد رابطة أو حرارة شديدة. يستخدم نهج الفريق الضوء لتحفيز تفاعل كيميائي يشكل هياكل السيليكا مباشرة، مما يلغي الحاجة إلى الإضافات العضوية التي عطلت طباعة الزجاج ثلاثية الأبعاد لفترة طويلة.
الزجاج ضروري للتكنولوجيا الحديثة، من الألياف البصرية التي تنقل البيانات عبر العالم إلى الرقائق الدقيقة المستخدمة في التشخيص الطبي. في حين أن الطباعة ثلاثية الأبعاد وعدت بالقدرة على إنتاج مكونات زجاجية مخصصة للغاية، فقد تطلبت الطرق التقليدية مواد رابطة عضوية لتثبيت المادة في مكانها أثناء الطباعة. يجب بعد ذلك حرق هذه المواد الرابطة، وهي عملية يمكن أن تسبب تشققات أو انكماشًا أو فقدانًا للدقة.
قال البروفيسور شلومو ماغداسي من معهد الكيمياء في الجامعة العبرية بالقدس، الذي قاد فريق البحث الذي ضم العلماء أمير ريسينغر وناتانيل يارخ: “منذ قرون، كان الزجاج يُشكل بالنار والرمل والصبر”. “هذا النهج يدخله إلى القرن الحادي والعشرين. من خلال جعل طباعة الزجاج ثلاثية الأبعاد أنظف وأكثر تنوعًا، فإننا نفتح الباب لتطبيقات تمس كل جانب من جوانب الحياة الحديثة.”
تجاوز فريق الجامعة العبرية هذا التحدي بتطوير تفاعل سول-جل غير عضوي محفز ضوئيًا. عند التعرض للضوء، تتصلب المادة لتشكل هياكل سيليكا دقيقة دون أي غراء أو مادة رابطة. تتطلب العملية فقط معالجة معتدلة بدرجة حرارة 250 درجة مئوية للحصول على زجاج مسامي بدرجة من الشفافية، وهو أقل بكثير من 1000 درجة مئوية المعتادة في صناعة الزجاج التقليدية. نُشر البحث في مجلة “Materials Today” التي تخضع لمراجعة الأقران.
الطريقة متوافقة مع طابعات معالجة الضوء الرقمي (DLP) القياسية ويمكنها إنتاج أجسام بحجم سنتيمتر بدلاً من نماذج أولية صغيرة. كما أنها تقلل من النفايات الكيميائية واستهلاك الطاقة، مما يجعلها بديلاً أكثر استدامة لتصنيع الزجاج التقليدي.
قال ريسينغر: “هذا أكثر من مجرد تجربة معملية”. “يمكننا الآن إنشاء هياكل زجاجية معقدة وعالية الأداء كانت مستحيلة في السابق. التطبيقات المحتملة في البصريات والهندسة الطبية الحيوية والموائع الدقيقة هائلة.”
تفتح الطباعة ثلاثية الأبعاد للزجاج الخالية من المواد الرابطة مجموعة واسعة من التطبيقات العملية عبر مجالات متعددة لأنها تسمح بإنتاج هياكل السيليكا بدقة وقابلية للتخصيص وبشكل أنظف. في البصريات والضوئيات، تتيح العدسات الدقيقة والموجهات الضوئية والمرشحات البصرية ذات الأشكال الهندسية المعقدة. في الهندسة الطبية الحيوية، يمكنها إنتاج أجهزة قابلة للزرع وسقالات للأنسجة ومنصات “مختبر على شريحة”، بينما في البحث والصناعة تدعم المفاعلات الدقيقة وقنوات الزجاج لمعالجة المواد الكيميائية وأجهزة الاستشعار عالية الدقة أو الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة.
بالإضافة إلى العلوم والتكنولوجيا، يفتح النهج أيضًا إمكانيات جديدة في الفن والتصميم، مما يسمح بتصنيع أجسام زجاجية زخرفية أو وظيفية معقدة كان من المستحيل صنعها في السابق.
وفقًا لماغداسي، يمكن للاختراق أن يعيد تعريف طريقة تصميم الزجاج وإنتاجه. وقال: “من خلال إزالة قيود المواد الرابطة والحرارة الشديدة، يمكننا أخيرًا تحقيق الإمكانات الكاملة للزجاج في التكنولوجيا الحديثة”.
