传统的3D打印技术通常需要高温和大量资源，特别是当涉及到玻璃制造时，这个过程变得更加复杂和耗时。但近日，佐治亚理工学院的一支研究团队采用了创新方法，利用深紫外光（DUV）而非极高温度，成功制造出微型石英玻璃结构。这一3D打印技术产生的微结构可以广泛应用于光学、微流体、医疗设备等领域，同时节省时间和资源。相关研究成果已发表于Science Advances。
低温3D打印技术的创新
传统的3D打印玻璃技术需要高温和大量能源，通常在超过1100°C的高温条件下进行。这种方法不仅耗时，而且非常耗能。然而，佐治亚理工学院的研究团队采用了一种全新的方法，他们使用了深紫外光（DUV），而不是高温，来实现3D打印玻璃。这一技术创新不仅提高了效率，还大大降低了成本。
研究人员使用这种原材料制造出不超过人类头发宽度的3D打印玻璃结构。研究人员采用了一种基于广泛使用的软聚合物（PDMS）的光敏树脂（左图）。右侧的样品是使用DUV光将光树脂转化为硬化的无机玻璃而制成的玻璃
基于PDMS树脂的墨水
研究人员采用了光敏聚二甲基硅氧烷（PDMS）树脂作为3D打印结构的墨水。使用双光子聚合（2PP），这是一种高精度的3D打印技术，他们将PDMS树脂塑造成微结构。接下来，在臭氧环境下，他们使用DUV光将2PP打印的PDMS微结构转化为石英玻璃。这一创新方法为玻璃制造带来了崭新的可能性。
石英玻璃的优势
经过一系列的化学表征技术验证，研究人员证实PDMS结构成功转化为石英玻璃。这种3D打印的石英玻璃具有高度透明性和光滑的表面，与商业熔融石英玻璃相媲美。而且，整个打印过程中，最高加工温度仅约为220°C，耗时不到5小时。这为制造高质量、低成本的玻璃微结构打开了新的大门。
D打印的玻璃微流体通道，显示为中空且充满液体
多用途的应用
这一低温3D打印技术不仅提高了生产效率，还为各种领域带来了新的机会。研究人员已经成功制造了多种复杂的3D玻璃微结构，包括透镜和微流体通道。透镜可以应用于医疗设备，如内窥镜，而低粗糙度、高品质的微流体通道比传统聚合物芯片更具优势，因为它们可以抵抗化学腐蚀。
未来展望
这一技术的进一步发展将有望推动微电子产品领域的制造。微电子领域通常使用半导体材料，其耐高温性有限，但采用低温3D打印技术，可以更为高效地制造玻璃结构的微电子产品。现有的3D打印玻璃方法可能需要数天才能完成，但低温3D打印技术大大缩短了制造周期，提高了能源利用效率。
总之，佐治亚理工学院的创新研究将3D打印玻璃推向了新的境界，为制造业带来更高效、低成本的玻璃制造技术。
