使用DLP工藝3D打印出玻璃，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院

2019年12月4日，南極熊從外媒獲悉，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員在3D打印玻璃方面取得了新的進(jìn)展，他們使用3D打印工藝生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多孔的玻璃物體。

△蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院3D打印的各種玻璃

據(jù)南極熊了解，3D打印玻璃并不容易，世界各地只有少數(shù)研究人員嘗試過(guò)用3D打印來(lái)生產(chǎn)玻璃。有的是采用熔融堆積工藝，其缺點(diǎn)是需要極高的溫度和耐熱設(shè)備；另外一些人使用激光燒結(jié)工藝，將粉末陶瓷顆粒打印成玻璃物體。

而蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員使用的是DLP光固化工藝，配合特殊的光敏樹(shù)脂材料。

由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院AndréStudart領(lǐng)導(dǎo)的復(fù)雜材料小組成員David Moore，Lorenzo Barbera和Kunal Masania開(kāi)發(fā)了一種特殊的樹(shù)脂，該樹(shù)脂包含塑料和與玻璃前驅(qū)體結(jié)合的有機(jī)分子。研究人員在最新一期的《自然材料》雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

當(dāng)紫外光照射到這種特殊樹(shù)脂材料上時(shí)，樹(shù)脂發(fā)生聚合反應(yīng)，形成固態(tài)聚合物。其實(shí)這種工藝與當(dāng)前商業(yè)化的光固化陶瓷3D打印機(jī)非常相似。

左一：剛打印出的毛坯件；左二：毛坯以600℃燒制后；左三：再以1000℃燒制后變成玻璃。來(lái)源：復(fù)雜材料小組/蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院

研究人員還能夠通過(guò)將二氧化硅與硼酸鹽或磷酸鹽混合并將其添加到樹(shù)脂中來(lái)逐層修改微觀結(jié)構(gòu)。復(fù)雜的對(duì)象可以由不同類型的玻璃制成，甚至可以使用該技術(shù)組合到同一對(duì)象中。

然后研究人員在兩種不同的溫度下燒制坯料：在600°C下燒掉聚合物骨架，然后在1000°C左右將陶瓷結(jié)構(gòu)致密化為玻璃。在燒制過(guò)程中，物體明顯收縮，但變得像窗戶玻璃一樣透明和堅(jiān)硬。

Masania表示：“目前，還不能以這種方式生產(chǎn)大玻璃物體，例如瓶子，水杯或窗玻璃，這實(shí)際上并不是該項(xiàng)目的目標(biāo)。”

這項(xiàng)研究的目的是證明使用3D打印工藝生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀玻璃物體的可行性。同時(shí)，研究人員也申請(qǐng)了專利，目前正在與一家瑞士玻璃器皿經(jīng)銷商進(jìn)行談判，該經(jīng)銷商希望在其公司中使用該技術(shù)。

參考論文：https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191127121255.htm