利用注射成型技术制备的复杂玻璃结构。
玻璃不仅广泛应用于光学、通信和医药等高科技行业，也是容器、窗户等日常用品的必备原料。目前，玻璃的成型工艺主要包括熔化、磨削和蚀刻。这些工艺已有几十年的历史，它们的技术要求高，能源消耗大，并且能实现的形状有限。
phys.org网站当地时间4月9日报道，德国弗莱堡大学研究人员Bastian E. Rapp教授领导的团队与初创公司Glassomer合作，首次开发了一种简便、快速的玻璃注射成型工艺。该工艺解决了此前存在的孔隙率和颗粒磨损等问题。此外，其中的关键工艺步骤以水为溶剂，更具环保特性。相关研究成果刊登在《科学》杂志中。
Rapp教授说：“几十年来，玻璃经常只能扮演材料工程的备选角色。一方面是因为它的成型过程过于复杂，能耗极高，且不适合用于生产高分辨率结构。另一方面，聚合物材料在一定程度上可以代替玻璃，但它们的物理、化学和光学性能都不如后者。因此，我们融合了聚合物和玻璃的加工工艺，开发了一种能大量生产复杂玻璃结构的新工艺。”
激光照射微结构时产生的光折射模式。
注射成型（injection molding）在塑料工业中扮演着重要角色，它能够完成几乎任何形状、任何尺寸的高通量元件的快速、低成本生产。此前，工程师们还无法用注射成型工艺制造透明玻璃。随着新工艺的应用，工程师们可以在相对低温（130℃）下获取模具玻璃。随后，由3D打印机提供的注射成型组件经热处理转化为高纯石英玻璃。新工艺比传统工艺的能耗低得多，因此能达到更高的能源效率。此外，最终产品的表面质量也更高，无需再执行抛光等后续处理。
研究人员表示，玻璃注射成型新技术在数据、光学、太阳能技术和芯片实验室等领域，有良好的应用前景。“我们看到了新工艺的巨大潜力，它在制造复杂几何形状的小型高科技玻璃部件方面，具有明显优势。除了透明度，石英玻璃极低的膨胀系数也使这项技术变得更具实用性。如果设备的关键部件是由玻璃制成的，传感器和光学器件就能在任意温度条件下可靠地工作。”
Glassomer首席科学官Frederik Kotz说，“我们还证明了微光学玻璃涂层对太阳能电池性能的强化效果。目前，该技术已可用于生产具有高成本效益的热稳定性涂料。”
原创编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://phys.org/news/2021-04-cost-effective-environmentally-friendly-glass-material.html
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