3D打印玻璃可实现下一代传感、成像和光子学

对于下一代光子学、传感和成像技术，3D打印玻璃的功能对于开发高度复杂、自由形式或小规模的结构至关重要。

以目前技术现状来说，很难对3D打印玻璃进行处理，该玻璃的熔点超过1400°C，同时还保留了其独特的化学、机械和光学特性。

2017年，卡尔斯鲁厄技术学院（KIT）的研究人员开发了一种3D打印玻璃的立体光刻（SLA）方法，分辨率为几十微米，甚至可能为150-500纳米（仅为二氧化硅颗粒大小的十倍））。通过使用注入了玻璃纳米粉末油墨的光固化聚合物作为材料，该方法可以在室温下进行3D打印，并产生具有与商用熔融石英玻璃相当的光学、表面和组成特性的物体。以生产和供应Glassomers，这是一种新型材料，可用于任何现成的SLA 3D打印机以及“液体玻璃”。方法来处理类似聚合物的3D打印熔融石英玻璃。

这种液体玻璃材料是一种包含无定形二氧化硅材料的纳米复合材料，可用于3D打印几乎任何种类的玻璃物体（其性质与商用熔融石英玻璃完全相同），其特征分辨率为数十微米，表面粗糙度在几微米之内纳米。

材料生产由两个阶段组成，其中首先对复合材料进行3D打印，然后分别在600°C和1300°C下加热和烧结，以留下完全透明，均匀，无孔的玻璃物体。

玻璃3D打印的早期方法探索了在烧结系统中使用玻璃粉末的方法。

在2015年，以色列的Micron3DP宣布了其用于玻璃的基于高温挤出的3D打印系统。然而，由于玻璃结构的孔隙率和均匀性问题，以及当时缺乏足够的市场，该公司停止了该产品的生产。

此后，麻省理工学院的研究人员开发了基于挤压的熔融玻璃打印机：G3DP和改进的G3DP2（用于工业生产）。由于此3D打印玻璃的分辨率有限，因此不适用于需要高分辨率和精确微结构的高科技应用。但可以制造复杂的定制零件，这些零件只能使用3D打印来制造，并且可以应用于美学设计和建筑中，这些零件在2017年米兰设计周上展出。

2017年，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室发明了一种直接墨水书写的方法，可以在室温下印刷玻璃，从而实现具有更高光学均匀性的高分辨率零件。由此，可以调整玻璃的性质和组成，例如允许在单个平面光学器件中印刷折射率不同的玻璃。

2019年，加拿大拉瓦尔大学（UniversiteLaval）的研究人员在光学材料的研究中证明了基于长丝的3D打印硫属化物玻璃方法。该方法在国防和安全、生物医学、电信等领域的红外传感器和成像应用中具有广阔的应用范围。