德国新技术：无需烧结的3D玻璃打印工艺问世

过往玻璃的3D打印需要依靠高温烧结，但德国一所大学新开发的3D玻璃打印技术，可以在无烧结且低温的情况下，将纳米级的玻璃打印在芯片或其他光学仪器上。这项创举将为光学、光子学和半导体技术领域开辟许多新的应用。

德国卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruher Institut für Technologie，KIT）开发的3D玻璃打印工艺为“多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）”。这项工艺利用有机物和无机物混合的聚合物树脂作为打印的原料，将玻璃打印在物品上，且过程无需高温烧结。该大学将这项工艺写成论文，并在6月发表至《科学》杂志上。

论文介绍，玻璃卓越的光学透明度及热、化学和机械弹性，使其成为现代工程应用最重要的材料之一，但普通玻璃（二氧化硅）熔点为1100°C左右，这使得它在打印上一直具有挑战性。

尽管，玻璃在塑型和制造上取得了很大进展，但仍然依赖既定的工业流程与古法吹制技术，才能让玻璃熔化或颗粒烧结。此外，过去常用的双光子聚合（TPP）3D石英玻璃树脂纳米打印技术虽然具有相当大的潜力，但很大程度被限制在平面结构进行打印，因此适用性十分有限。

原因是单纯双光子聚合（TPP）打印出来的成品，需要在含有惰性气体和1100°C至1300°C的高温度环境中进行数天的烧结程序，才能消除打印过程中的黏合剂，最终让玻璃颗粒融合成固体。

不过，这种高温会破坏半导体、太阳能电池、红外和光纤、激光器和光电探测器中的材料。因此，传统的石英玻璃树脂不能直接在芯片或不耐热的仪器上打印，只能依靠印后组装，但这些问题会降低它的竞争能力。

这次，德国卡尔斯鲁厄理工学院团队使用有机-无机聚合物树脂作为原料，可以在低温情况下打印复杂的透明熔融石英玻璃纳米结构。

他们在POSS-玻璃树脂中使用一款有机的黏合剂“丙烯酸酯”与二氧化硅混合的3D打印材料，并透过TPP工法将玻璃打印在平台上，随后将半成品放置在650°C环境（含有空气）中去除丙烯酸酯，最终获得完整熔融状态的玻璃。

用这种新的方式打印出来的玻璃，在分辨率、结构质量和可覆盖尺寸范围方面优于无机TPP打印材料，且大小可以调整为数十至数百纳米之间，而成品型状有晶格、土丘和同心圆环。