【行业动态】注射成型的新型聚合物玻璃复合材料

　　弗莱堡大学的一组研究人员与材料初创公司Glassomer共同开发了一种与注射成型技术兼容的新型聚合物基石英玻璃材料。

　　当与3D打印模具一起使用时，这种复合材料可以高通量生产具有以前不可能的几何形状的复杂玻璃组件。期望从光学设备到太阳能技术和芯片实验室医疗设备等所有领域的潜在应用。

　　Glassomer工艺技术实验室小组负责人表示，对于具有复杂几何形状的小型高科技玻璃组件，潜力巨大。除了透明度之外，玻璃的极低膨胀系数也使这项技术变得有趣。如果关键部件是玻璃制成的，那么传感器和光学元件在任何温度下都能可靠地工作。

　　几千年来，玻璃一直是美学，透视零件的首选材料。如今，这种材料已用于从瓶子和窗户到高科技电信设备的所有事物。玻璃组件的成型主要基于熔融、研磨、蚀刻和窑铸等工艺，所有这些工艺缓慢、耗能，并且在几何自由度方面受到严格限制。

　　另一方面，注塑成型是聚合物行业的领先技术。它既快速又具有成本效益，非常适合于具有多种零件类型的批量生产。根据弗赖堡研究小组的说法，透明玻璃直到现在才与高速注塑技术兼容。

　　数十年来，玻璃一直是制造过程中材料的第二选择，因为玻璃的形成过于复杂，耗能大，不适合生产高分辨率结构。另一方面，聚合物已经允许了所有这些，但是它们的物理、光学、化学和热学性能不如玻璃。因此，我们将聚合物和玻璃加工工艺相结合，以快速，经济高效地用玻璃代替批量生产的产品和复杂的聚合物组分。

　　新开发的材料是研究人员在内部设计的一种特殊的复合颗粒，可以在仅130°C的低温下成型。该材料还有液态树脂版本，可与基于SLA的3D打印兼容。

　　当注入3D打印模具中时，该材料最初是乳白色，但可以通过热处理过程转换为纯石英玻璃。可以用比传统的玻璃熔化少得多的能量来完成此操作，并且成型的玻璃部件具有较高的表面质量，因此完全消除了进一步抛光的需要。

　　为了使当前的工作成为可能，研究团队必须解决与材料孔隙率和颗粒磨损有关的现有问题。为了使该技术更加环保，团队还使用水作为基础材料。

　　微光学玻璃涂层可以提高太阳能电池的效率。该技术现在可用于生产具有高热稳定性的经济高效的高科技涂料。

　　3D打印和玻璃的结合往往引起人们的关注，但是有许多研究机构希望推动这一领域的发展。阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的科学家们最近开发了一种3D打印光子晶体光纤的新方法-一种特殊类型的光纤。该团队为该项目构建了基于SLA的专用3D打印机，该打印机使科学家能够使用以前不可能的内部几何形状来定制其光纤。

　　在其他地方，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员以前使用多材料3D打印，即直接墨水书写（DIW）来制造高度定制的梯度折射率（GRIN）玻璃光学器件。该技术允许将许多光学功能直接编程到平板玻璃组件中，否则这些功能将需要曲面透镜。

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