玻璃也能3D打印啦

摘要

3D打印的基本原理是在计算机控制下通过逐层添加的方式实现物体的成型。这一技术特别适合于传统制造技术难以胜任的结构复杂的物体,以及中小企业和普通消费者加工少量的样品。

题图

​​​(编译/魏昕宇)

一项新的研究成功实现了高质量的玻璃器具的3D打印,从而让这一新兴制造技术更加如虎添翼。

3D打印的基本原理是在计算机控制下通过逐层添加的方式实现物体的成型。这一技术特别适合于传统制造技术难以胜任的结构复杂的物体,以及中小企业和普通消费者加工少量的样品。最适合3D打印的材质是塑料等高分子材料,因为这些材料可以在相对较低温度下熔融,或者通过化学反应完成从液体到固体的转化。相比之下,玻璃由于需要上千度的高温才能实现流动,因此玻璃的3D打印颇具挑战性。此前有研究人员尝试通过高温烧结玻璃粉末的方法实现玻璃的3D打印,但效果不佳,通常只能得到不透明的产品。

来自德国的研究人员另辟蹊径,将二氧化硅的纳米颗粒分散到液态的感光性树脂中。在特定波长的光照射下,感光树脂能够固化形成高分子材料,因此可以很方便地通过3D打印得到含有二氧化硅纳米颗粒的塑料制品。随后他们将已经成型的物体置于高温下加热,让高分子材料降解挥发后,就得到了高度透明的玻璃制品。如果向混有二氧化硅纳米颗粒的感光性树脂中添加特定的无机盐,还可以得到有色的玻璃制品。这项研究发表在最新一期的《自然》杂志上。

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​新型3D打印玻璃技术的原理示意(上)和实物展示(下),其中图(d)展示了最终成型的玻璃制品具有良好的耐热性(图片摘自原论文)

由于玻璃具有许多其他材料不具备的特性,业内人士认为这项研究相当有价值,有助于进一步发挥3D打印技术的潜力。

报道:http://cen.acs.org/articles/95/web/2017/04/Nanoparticle-based-ink-helps-create-3-D-printed-glass.html

论文:http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature22061​​​​

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