炒房误国，实业兴邦：3D打印高透明玻璃，光固化（SLA）技术变种

最近有熊友向南极熊爆料，世界影响因子最高的学术期刊，Nature上刊登了一个新技术，利用光固化3D打印技术，把二氧化硅混合光敏材料，打印成型，经过脱脂、烧制后，得到透明的玻璃。

这种技术工艺路线，可能会给现在的高端的光学玻璃产业（往往是中国制造不出来的光学产品），带来深远的影响。南极熊恳切希望中国有关公司，可以深入研究交流这项技术，给中国的3D打印玻璃应用切开一个口子。毕竟，炒房误国，实业兴邦（昨天坐出租车，听司机说，北京有人因为房子问题而闹事）！

下面请看详细的技术工艺

△光固化3D打印出来的透明玻璃城门

德国Karlsruhe理工学院在玻璃3D打印技术上取得了值得瞩目的新突破 — 通过使用一种全新的纳米复合材料，他们用最普通的光固化（SLA）3D打印机就打印出了透明、耐热、抗震的高质量二氧化硅玻璃。更棒的是，这些玻璃还能拥有极为复杂的形状和非常小的尺寸。下面，南极熊就为详细介绍一番：

正如前文所说，这项突破最关键的部分就是使用了一种新的纳米复合材料。据悉，该材料是由平均直径40纳米的无定形二氧化硅（石英）颗粒和可被紫外线固化液态聚合物组成的，在365纳米的波长下光传输率高达66%。相比之下，一般的铸造纳米复合材料仅为4%。

而整个制造过程其实并不复杂（下图）：
①通过光固化（SLA）技术打印出玻璃雏形
②将雏形置于1300℃高温下做烧结脱脂处理，去除其中的粘合剂（非玻璃成分），从而得到最终成品 — 透明的二氧化硅玻璃

这种3D打印玻璃有很多优点，比如无孔，表面光滑 ，透明度较高，热膨胀系数较低，耐热，抗震等。而它们均可以与用传统方法制造出来的玻璃媲美。

▲耐热性测试：火焰温度为800℃

下图是烧结后的玻璃与这种高分辨率纳米复合材料的特征。其中a)是X射线光电子能谱，b)是拉曼光谱（与传统玻璃的对比），c)左是紫外-可见光传输率（与传统玻璃对比），c)右是铸造用纳米复合材料与这种新型SLA纳米复合材料

由于SLA技术本身的打印精度就很高，这些玻璃品的形状可以很复杂，尺寸也可以非常小。另外，如果在原材料中掺入金属，这些玻璃品还能拥有不同的颜色。

▲文字（左）和椒盐卷饼（右），比例尺均为5毫米

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

▲微光学衍射结构 （左，比例尺100纳米），微透镜（右，比例尺100纳米）

▲显微放大，可以看到明显的层状痕迹（层厚20微米）

Karlsruhe理工学院表示，这种方法未来可以用于制造智能手机需要的复合镜头、下一代微处理器的组件。但其实，它的应用范围远不止如此，从玻璃装饰品到建筑物上使用的各种复杂外形的玻璃板都能制造。

实际上在南极熊看来，这项研究的最大意义就在于实现了用光固化（SLA）技术打印玻璃，与已经出现一段时间的光固化（SLA）打印陶瓷类似，只不过材料中的主要成分由陶瓷换成了玻璃。要知道目前几乎所有其它的玻璃3D打印采用的都是FDM技术，即用1000℃高温融化玻璃丝，然后挤出，最后层层堆积成3D实体。而SLA目前已经相当成熟，普及率仅次于FDM。所以，只要解决材料方面的问题，用SLA打印玻璃就能够大规模普及，从而改变一些特别的玻璃制造行业。

南极熊现在已经拿到了有关这项3D打印玻璃研究的论文，甚至还有材料配方。如果你感兴趣，可以本文后留言邮箱。

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