麻省理工發(fā)現(xiàn)定制納米復合材料，攻克低溫3D打印難題

近期，麻省理工學院林肯實驗室的研究人員提出了一種在低溫條件下3D打印玻璃物體的方法。他們開發(fā)的定制納米復合材料是能夠降低工作溫度的重要原因，該材料由嵌入硅酸鈉溶液中的功能性納米顆粒以及導電迭代中的銀顆粒組成，可在比正常溫度低得多的溫度下印刷，得到的物體在礦物油浴中固化后顯示出高水平的穩(wěn)定性。未來，這項技術會逐漸走向市場。

與傳統(tǒng)工藝不同，傳統(tǒng)的玻璃3D打印和后處理需要將材料暴露在1000攝氏度甚至更高的溫度下，新方法中科學家將在每一個打印層中進行高密度填充，材料可以在250攝氏度條件下固化。由于玻璃原料容易獲取，并且該技術的生產工藝比較簡單，科學家認為這種技術可以“促進玻璃制品的批量生產”，具有獨特的優(yōu)勢�！拔覀円呀浾故玖艘粋�模塊化系統(tǒng)，可以調整以打印嵌入功能納米材料（電介質，金屬和光學）的各種無機玻璃”科學家們在他們的論文中解釋說�！拔覀冊O想這種多功能材料平臺與多材料增材制造相結合時，將能夠制造各種強大的微系統(tǒng)�！�

玻璃3D打印的散熱問題如何解決？

盡管玻璃3D打印仍處于相對早期的發(fā)展階段，但該技術*潛力，它可以加工出幾何形狀更加復雜的玻璃制品。例如，研究人員可利用綜合材料技術，更容易地制造出更高機械強度的光學透鏡和具有分級折射率微流體裝置的部件。鑒于現(xiàn)在3D打印可以實現(xiàn)亞毫米級的精度，該技術也顯示出在生產玻璃產品時其增強設備功能的巨大潛力。

話雖如此，但其中的一些步驟，如通過立體光刻、雙光子光刻或DIW噴涂 （DIW） 等方法生產部件時，無論是沉積還是脫脂的過程中都會到達一定的高溫。經過這些步驟往往會產生穩(wěn)定的玻璃結構，但也需要使用專門的耐火齒輪，并且它們可能與熱敏材料不相容，限制了用戶對原料的選擇。

將玻璃3D打印付諸實踐

玻璃3D打印可能尚未商業(yè)化，但該技術繼續(xù)尋找新的應用，其中許多都集中在光子學上。作為在這個新興領域工作的*初創(chuàng)企業(yè)之一，Glassomer公司拿出了自己的3D打印二氧化硅納米復合材料，此后在室溫條件下即可利用3D打印技術制造出成頭發(fā)絲般厚度的玻璃部件。

同樣，來自于弗萊堡大學的科學家此前曾使用Nanoscribe進行雙光子聚合3D打印玻璃二氧化硅微結構。同時，通過使用一種固體納米復合材料，合作團隊發(fā)現(xiàn)他們能夠創(chuàng)建表面粗糙度僅為6納米的復雜物體，明顯低于在許多其他玻璃物體中可見的40-200納米水平。

另一家在該領域*的研究公司是 獲得2021年法蘭克福國際精密成型及3D打印制造展覽會創(chuàng)業(yè)挑戰(zhàn)賽冠軍的星云公司。在去年接受3D打印行業(yè)采訪時，該公司首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人劉春新透露，其目標是在一年內將應用此種技術的玻璃3D打印機和其相適配的原材料一起推向市場。