3D打印透明玻璃,，光固化（SLA）技術變種

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

這種技術工藝路線,，無疑會給現(xiàn)在的光學玻璃,、普通玻璃產業(yè)，帶來深遠的影響,。

下面請看詳細的技術工藝

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

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

而整個制造過程其實并不復雜（下圖）：
①通過光固化（SLA）技術打印出玻璃雛形
②將雛形置于1300℃高溫下做燒結脫脂處理，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,，比如無孔，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)方法制造出來的玻璃媲美。

▲耐熱性測試：火焰溫度為800℃

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

由于SLA技術本身的打印精度就很高,，這些玻璃品的形狀可以很復雜，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（左,，比例尺270微米），典型的微流控芯片（右,，比例尺200微米）

▲微光學衍射結構 （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理工學院表示，這種方法未來可以用于制造智能手機需要的復合鏡頭,、下一代微處理器的組件,。但其實，它的應用范圍遠不止如此,，從玻璃裝飾品到建筑物上使用的各種復雜外形的玻璃板都能制造,。

實際上在南極熊看來，這項研究的最大意義就在于實現(xiàn)了用光固化（SLA）技術打印玻璃,，與已經出現(xiàn)一段時間的光固化（SLA）打印陶瓷類似,，只不過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,，即用1000℃高溫融化玻璃絲,，然后擠出，最后層層堆積成3D實體,。而SLA目前已經相當成熟,，普及率僅次于FDM。所以,，只要解決材料方面的問題,，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)在已經搞到了有關這項研究的論文,。如果你感興趣，可以留下郵箱向南極熊索要,。