玻璃作為日常生活中廣泛存在的材料,以其多樣化的形態(tài)滲透于建筑、電子、光學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。其透明性、化學(xué)惰性、電絕緣性、耐熱性及可回收性等特性,使其在眾多應(yīng)用場景中具有不可替代的價(jià)值。然而,玻璃的增材制造始終面臨重大技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)工藝需約1000℃的高溫熔化及嚴(yán)格熱環(huán)境控制,導(dǎo)致其在3D打印領(lǐng)域應(yīng)用受限。林肯實(shí)驗(yàn)室近期的一項(xiàng)突破性研究或?qū)⒏淖冞@一局面:其團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出低溫3D打印玻璃技術(shù),通過直接墨水書寫(DirectInkWriting)工藝在室溫下完成沉積,僅需250℃后續(xù)熱處理即可實(shí)現(xiàn)部件成型。
該技術(shù)的核心在于定制化墨水配方與精準(zhǔn)打印工藝的結(jié)合。研究人員采用硅酸鹽溶液與無機(jī)納米顆粒復(fù)合體系作為打印墨水,通過直徑410微米的噴嘴進(jìn)行逐層擠出,實(shí)現(xiàn)對(duì)打印過程的毫米級(jí)控制。墨水可在塑料、金屬、玻璃或硅膠等多種基材上完成室溫沉積,隨后硅酸鹽顆粒與二氧化硅顆粒通過化學(xué)反應(yīng)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),構(gòu)建出具有特定形態(tài)的玻璃前驅(qū)體。
完成室溫打印后,部件需經(jīng)歷關(guān)鍵的后處理流程以提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。首先,樣品被置于250℃的礦物油浴中進(jìn)行熱固化處理,確保墨水成分充分交聯(lián);隨后,采用甲苯與異丙醇混合溶劑對(duì)固化后的部件進(jìn)行清洗,徹底去除殘留礦物油。據(jù)研究團(tuán)隊(duì)披露,經(jīng)此工藝處理的玻璃部件展現(xiàn)出高打印分辨率、低收縮率以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該技術(shù)具有顯著的應(yīng)用潛力。
盡管后處理步驟增加了制造流程的復(fù)雜度,但250℃的加工溫度較傳統(tǒng)方法仍有顯著優(yōu)勢(shì)。目前,研究重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向提升玻璃材料的光學(xué)透明度,并開發(fā)具備不同化學(xué)與電氣特性的功能化墨水。這一技術(shù)突破不僅為復(fù)雜玻璃結(jié)構(gòu)的定制化生產(chǎn)提供了新路徑,更可能推動(dòng)光學(xué)器件、微流控芯片及高性能傳感器等領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。
標(biāo)簽:
上一篇:3D打印定制營養(yǎng)糖果微量營養(yǎng)素突破性進(jìn)展
下一篇:3D層壓打印技術(shù):增材與減材融合的快速成型工藝介紹