מאת פֶּסַח בֶּנסוֹן • 5 באוקטובר 2025
ירושלים, 5 באוקטובר 2025 (TPS-IL) — מדענים ישראלים הגיעו לפריצת דרך בהדפסת תלת-ממד, ופיתחו את השיטה הראשונה להדפסת זכוכית ללא שימוש בחומרים מקשרים או בחום קיצוני. הגישה של הצוות משתמשת באור כדי לעורר תגובה כימית היוצרת מבני סיליקה ישירות, ובכך מבטלת את הצורך בתוספים אורגניים שסיבכו במשך זמן רב את הדפסת הזכוכית בתלת-ממד.
זכוכית חיונית לטכנולוגיה מודרנית, החל מסיבים אופטיים המשדרים נתונים ברחבי העולם ועד שבבים מיקרו-פלואידיים המשמשים באבחון רפואי. בעוד שהדפסת תלת-ממד הבטיחה את היכולת לייצר רכיבי זכוכית מותאמים אישית, שיטות מסורתיות דרשו חומרים מקשרים אורגניים כדי להחזיק את החומר במקומו במהלך ההדפסה. חומרים מקשרים אלו חייבים להישרף לאחר מכן, תהליך שיכול ליצור סדקים, כיווץ או אובדן דיוק.
"במשך מאות שנים, זכוכית עוצבה על ידי אש, חול וסבלנות," אמר פרופ' שלמה מג'דסי מהמכון לכימיה באוניברסיטה העברית בירושלים, שהוביל את צוות המחקר שכלל את המדענים אמיר רייזינגר ונתנאל ירח. "הגישה הזו מביאה אותה למאה ה-21. על ידי הפיכת הדפסת זכוכית בתלת-ממד נקייה ורב-תכליתית יותר, אנו פותחים את הדלת ליישומים שנוגעים בכל היבט של החיים המודרניים."
צוות האוניברסיטה העברית עקף את האתגר הזה על ידי פיתוח תגובת סול-ג'ל אי-אורגנית המושרה על ידי אור. כאשר החומר נחשף לאור, הוא מתמצק למבני סיליקה מדויקים ללא כל דבק או חומר מקשר. התהליך דורש טיפול בטמפרטורה מתונה של 250 מעלות צלזיוס בלבד כדי להשיג זכוכית נקבובית עם מידה של שקיפות, הרבה מתחת ל-1000 מעלות צלזיוס הטיפוסיות בייצור זכוכית קונבנציונלי. המחקר פורסם בכתב העת המדעי Materials Today.
השיטה תואמת למדפסות עיבוד אור דיגיטלי (DLP) סטנדרטיות ויכולה לייצר אובייקטים בקנה מידה של סנטימטרים ולא רק אבות טיפוס זעירים. היא גם מפחיתה פסולת כימית וצריכת אנרגיה, מה שהופך אותה לחלופה בת-קיימא יותר לייצור זכוכית מסורתי.
"זה יותר מניסוי מעבדה," אמר רייזינגר. "כעת אנו יכולים ליצור מבני זכוכית מורכבים ובעלי ביצועים גבוהים שבעבר היו בלתי אפשריים. היישומים הפוטנציאליים באופטיקה, הנדסה ביו-רפואית ומיקרו-פלואידיקה הם עצומים."
הדפסת זכוכית בתלת-ממד ללא חומרים מקשרים פותחת מגוון רחב של יישומים מעשיים בתחומים מרובים, מכיוון שהיא מאפשרת ייצור מדויק, מותאם אישית ונקי יותר של מבני סיליקה. באופטיקה ופוטוניקה, היא מאפשרת מיקרו-עדשות, מוליכי גלים ומסננים אופטיים עם גיאומטריות מורכבות. בהנדסה ביו-רפואית, היא יכולה לייצר שתלים, פיגומים לרקמות ופלטפורמות "מעבדה על שבב", בעוד שבמחקר ובתעשייה היא תומכת במיקרו-ריאקטורים, ערוצי זכוכית לטיפול כימי וחיישנים מדויקים או מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות.
מעבר למדע וטכנולוגיה, הגישה פותחת גם אפשרויות חדשות באמנות ועיצוב, ומאפשרת ייצור של אובייקטי זכוכית דקורטיביים או פונקציונליים מורכבים שבעבר לא ניתן היה לייצר.
לדברי מג'דסי, הפריצה יכולה להגדיר מחדש את הדרך שבה זכוכית מעוצבת ומיוצרת. "על ידי הסרת המגבלות של חומרים מקשרים וחום קיצוני, אנו סוף סוף יכולים לממש את מלוא הפוטנציאל של זכוכית בטכנולוגיה מודרנית," אמר.