3D打印透明玻璃，光固化（SLA）技術(shù)變種

最近有熊友向南極熊爆料，世界影響因子最高的學(xué)術(shù)期刊，Nature上刊登了一個(gè)新技術(shù)，利用光固化3D打印技術(shù)，把二氧化硅混合光敏材料，打印成型，經(jīng)過(guò)脫脂、燒制后，得到透明的玻璃。

這種技術(shù)工藝路線，無(wú)疑會(huì)給現(xiàn)在的光學(xué)玻璃、普通玻璃產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。

下面請(qǐng)看詳細(xì)的技術(shù)工藝

不久之前，德國(guó)Karlsruhe理工學(xué)院在玻璃3D打印技術(shù)上取得了值得矚目的新突破 — 通過(guò)使用一種全新的納米復(fù)合材料，他們用最普通的光固化（SLA）3D打印機(jī)就打印出了透明、耐熱、抗震的高質(zhì)量二氧化硅玻璃。更棒的是，這些玻璃還能擁有極為復(fù)雜的形狀和非常小的尺寸。下面，南極熊就為詳細(xì)介紹一番：

正如前文所說(shuō)，這項(xiàng)突破最關(guān)鍵的部分就是使用了一種新的納米復(fù)合材料。據(jù)悉，該材料是由平均直徑40納米的無(wú)定形二氧化硅（石英）顆粒和可被紫外線固化液態(tài)聚合物組成的，在365納米的波長(zhǎng)下光傳輸率高達(dá)66%。相比之下，一般的鑄造納米復(fù)合材料僅為4%。

而整個(gè)制造過(guò)程其實(shí)并不復(fù)雜（下圖）：
①通過(guò)光固化（SLA）技術(shù)打印出玻璃雛形
②將雛形置于1300℃高溫下做燒結(jié)脫脂處理，去除其中的粘合劑（非玻璃成分），從而得到最終成品 — 透明的二氧化硅玻璃

這種3D打印玻璃有很多優(yōu)點(diǎn)，比如無(wú)孔，表面光滑 ，透明度較高，熱膨脹系數(shù)較低，耐熱，抗震等。而它們均可以與用傳統(tǒng)方法制造出來(lái)的玻璃媲美。

▲耐熱性測(cè)試：火焰溫度為800℃

下圖是燒結(jié)后的玻璃與這種高分辨率納米復(fù)合材料的特征。其中a)是X射線光電子能譜，b)是拉曼光譜（與傳統(tǒng)玻璃的對(duì)比），c)左是紫外-可見(jiàn)光傳輸率（與傳統(tǒng)玻璃對(duì)比），c)右是鑄造用納米復(fù)合材料與這種新型SLA納米復(fù)合材料

由于SLA技術(shù)本身的打印精度就很高，這些玻璃品的形狀可以很復(fù)雜，尺寸也可以非常小。另外，如果在原材料中摻入金屬，這些玻璃品還能擁有不同的顏色。

▲文字（左）和椒鹽卷餅（右），比例尺均為5毫米

▲城堡大門(mén)（左，比例尺270微米），典型的微流控芯片（右，比例尺200微米）

▲微光學(xué)衍射結(jié)構(gòu) （左，比例尺100納米），微透鏡（右，比例尺100納米）

▲顯微放大，可以看到明顯的層狀痕跡（層厚20微米）

Karlsruhe理工學(xué)院表示，這種方法未來(lái)可以用于制造智能手機(jī)需要的復(fù)合鏡頭、下一代微處理器的組件。但其實(shí)，它的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)不止如此，從玻璃裝飾品到建筑物上使用的各種復(fù)雜外形的玻璃板都能制造。

實(shí)際上在南極熊看來(lái)，這項(xiàng)研究的最大意義就在于實(shí)現(xiàn)了用光固化（SLA）技術(shù)打印玻璃，與已經(jīng)出現(xiàn)一段時(shí)間的光固化（SLA）打印陶瓷類(lèi)似，只不過(guò)材料中的主要成分由陶瓷換成了玻璃。要知道目前幾乎所有其它的玻璃3D打印采用的都是FDM技術(shù)，即用1000℃高溫融化玻璃絲，然后擠出，最后層層堆積成3D實(shí)體。而SLA目前已經(jīng)相當(dāng)成熟，普及率僅次于FDM。所以，只要解決材料方面的問(wèn)題，用SLA打印玻璃就能夠大規(guī)模普及，從而徹底改變玻璃制造行業(yè)。

南極熊現(xiàn)在已經(jīng)搞到了有關(guān)這項(xiàng)研究的論文。如果你感興趣，可以留下郵箱向南極熊索要。