麻省理工發(fā)現(xiàn)定制納米復(fù)合材料，攻克低溫3D打印難題

近期，麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)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(kāi)發(fā)的定制納米復(fù)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(dǎo)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(lái)，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)逐漸走向市場(chǎng)。

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(xué)家將在每一個(gè)打印層中進(jìn)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(shù)的生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，科學(xué)家認(rèn)為這種技術(shù)可以“促進(jìn)玻璃制品的批量生產(chǎn)”，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。“我們已經(jīng)展示了一個(gè)模塊化系統(tǒng)，可以調(diào)整以打印嵌入功能納米材料（電介質(zhì)，金屬和光學(xué)）的各種無(wú)機(jī)玻璃”科學(xué)家們?cè)谒麄兊恼撐闹薪忉屨f(shuō)�！拔覀�?cè)O(shè)想這種多功能材料平臺(tái)與多材料增材制造相結(jié)合時(shí)，將能夠制造各種強(qiáng)大的微系統(tǒng)�！�

玻璃3D打印的散熱問(wèn)題如何解決？

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

話雖如此，但其中的一些步驟，如通過(guò)立體光刻、雙光子光刻或DIW噴涂 （DIW） 等方法生產(chǎn)部件時(shí)，無(wú)論是沉積還是脫脂的過(guò)程中都會(huì)到達(dá)一定的高溫。經(jīng)過(guò)這些步驟往往會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的玻璃結(jié)構(gòu)，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(duì)原料的選擇。

將玻璃3D打印付諸實(shí)踐

玻璃3D打印可能尚未商業(yè)化，但該技術(shù)繼續(xù)尋找新的應(yīng)用，其中許多都集中在光子學(xué)上。作為在這個(gè)新興領(lǐng)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(fù)合材料，此后在室溫條件下即可利用3D打印技術(shù)制造出成頭發(fā)絲般厚度的玻璃部件。

同樣，來(lái)自于弗萊堡大學(xué)的科學(xué)家此前曾使用Nanoscribe進(jìn)行雙光子聚合3D打印玻璃二氧化硅微結(jié)構(gòu)。同時(shí)，通過(guò)使用一種固體納米復(fù)合材料，合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)他們能夠創(chuàng)建表面粗糙度僅為6納米的復(fù)雜物體，明顯低于在許多其他玻璃物體中可見(jiàn)的40-200納米水平。

另一家在該領(lǐng)域*的研究公司是 獲得2021年法蘭克福國(guó)際精密成型及3D打印制造展覽會(huì)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(shí)，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(biāo)是在一年內(nèi)將應(yīng)用此種技術(shù)的玻璃3D打印機(jī)和其相適配的原材料一起推向市場(chǎng)。