麻省理工學院研究人員破解玻璃3D打印難題—新技術可在低溫下打印無機復合玻璃
2025年6月19日，麻省理工學院林肯實驗室宣稱，研究人員已開發出一種新型低溫3D玻璃打印技術，有望顯著拓展玻璃基器件在微流控、光學及高溫電子等專業領域的應用前景。這種新技術無需傳統高溫處理，極大簡化了工藝流程，提升了材料兼容性及制造靈活性。
破解玻璃3D打印難題
與傳統方法不同，后者需要極高的溫度來熔化玻璃并進行定型，同時還需要對最終產品進行退火處理以消除內部應力。相比之下，新技術不僅能夠降低生產過程中的溫度要求，還能打印出傳統制造方法無法實現的復雜玻璃結構。
此次技術突破的核心在于精確的直接墨水書寫（DIW）工藝，配合定制化多材料墨水配方。與傳統3D打印常用的塑料或金屬材料相比，林肯實驗室采用無機復合玻璃，實現了優異的結構、化學及熱穩定性。尤為重要的是，該方法無需超過1000°C的高溫燒結，而是在僅250°C的礦物油浴中完成固化，大幅降低了能耗和設備要求。這種新型墨水由常見無機材料（如硅酸鹽溶液、金屬氧化物及功能陶瓷納米顆粒）制成，形成可控流變性的懸浮液。通過直接墨水書寫技術，研究人員能夠在室溫下實現高精度結構打印。成型后，打印件經過短時低溫油浴固化，隨后以有機溶劑清洗，最終獲得堅固的全無機二氧化硅結構。
新技術可在低溫下打印無機復合玻璃
測試結果顯示，這種工藝打印的玻璃組件具有極低的收縮率、出色的幾何保真度和良好的熱穩定性。即使在高溫環境下，打印件仍能保持完整性及銳利的結構特征，滿足自由曲面光學元件、緊湊型微流控芯片及高溫電子絕緣基板等高端應用需求。除了幾何形狀之外，新的墨水配方具備高度可定制性。由于該墨水是基于復合材料的，林肯實驗室的研究人員可以根據特定的光學、電氣或化學要求進行定制。這種靈活性為設計新型玻璃基組件打開了大門，這些組件的功能超越了單純的結構。目前，研究人員正在開展研究，以提高光學清晰度、減少散射，并在玻璃基質中引入導電或半導體通路。
值得一提的是，所用原材料均為常規易得的無機前驅體，且無需昂貴的高溫窯爐，顯著降低了制造成本和技術門檻。這種創新方法不僅消除了3D打印玻璃在小批量、定制化領域的應用障礙，而且為將玻璃3D打印技術引入主流制造流程打下了基礎。
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