台湾研究人员配制出自愈玻璃，可作为3D打印支撑介质

2020年5月13日，南极熊从外媒获悉，来自台湾国立中央大学的研究人员开发出了一种抗紫外线和耐热的自修复乳状玻璃。其特性使这种液态固体（LLS）材料成为一种完美的支撑介质，可将紫外线和热固化油墨（又名树脂）直接 "3D写入 "其中，并独立于周围的LLS固体。

△这种液态玻璃经过了一系列的机械测试，以确定其是否适合作为支撑介质，照片由国立中央大学提供

类液态固体和“3D书写”

据研究人员称，LLS材料可作为液体油墨的坚固支撑介质。在油墨凝固时使用它们来固定油墨，有助于保持预期的几何形状。如果没有支撑介质，重力和墨水的表面张力将导致液体不稳定。

例如，PDMS是一种弹性体，具有生物相容性、无毒和光学清洁性，这使得它在润滑剂和消泡剂中非常有用。尽管具有紫外光和热固化性，但由于其预聚物粘度极低，固化时间长，其应用主要限于流体形式。因此，就其自身而言，它无法长时间保持所需的3D形状，因此很难进行3D打印。最近，这个问题已经得到了解决，将液态PDMS写入LLS保温介质中，悬浮后固化，就可以解决这个问题。

自愈乳胶玻璃

为了开发下一代支撑介质，研究小组首先将一种特殊配方的硅油与山梨醇和水混合，形成水溶液。他们从中提取出一种 "稳定的乳状玻璃"，并将其作为实验支撑介质。

△逐步混合制造乳胶玻璃的示意图

该团队选择使用PDMS弹性体作为墨水，将其3D写入乳化玻璃中并固化。3D写入装置是一个喷嘴直径为1.83mm的注射器泵。

3D结构被建模并写入乳化玻璃样品中，用热和紫外光固化，以证明玻璃作为支撑介质的适用性。在紫外光固化过程中，使用365纳米的紫外灯照射60秒，而在热固化过程中，将乳化玻璃样品在100℃的烤箱中加热1小时。即使经过六次紫外线和热曝光后，乳化玻璃仍保持了其结构的完整性，使其具有抗紫外线和耐热性。

3D打印的PDMS螺旋结构，图片来源：国立中央大学

研究人员还认为，水基体中密密麻麻的油滴结构使玻璃具有了极强的弹性。这转化为一种 "自我修复 "能力，在玻璃上打出的任何孔洞或切口都会自动关闭。

关于这项研究的更多细节，请参见题为 "UV-resistant Self-healing Emulsion Glass as a New Liquid-like Solid Material for 3D Printing"的论文。该论文的共同作者是Ssu-Wei Hu, Pin-Jung Sung, Thao Phuong Nguyen, Yu-Jane Sheng以及Heng-Kwong Tsao。

乳化玻璃的配方和检测，图片来源：国立中央大学

在台湾科学家利用玻璃辅助3D打印过程中，一些研究人员更进一步，开发出了可3D打印的玻璃。去年年底，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）的一组科学家利用改性树脂和DLP 3D打印技术3D打印出了玻璃结构。打印出来的玻璃零件具有很高的空间分辨率和多种氧化物的化学成分。

编译自：3dprintingindustry