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，熱膨脹系數較低，耐熱，抗震等。而它們均可以與用傳統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（與傳統玻璃的對比），c)左是紫外-可見光傳輸率（與傳統玻璃對比），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了用光固化（SLA）技術打印玻璃，與已經出現一段時間的光固化（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。