最新研究：玻璃注塑成型新工艺

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玻璃制品的使用，至今已有数十个世纪的历史。玻璃产品外观透明清雅，质感高级，广受大众欢迎。但是，在传统的玻璃制造工艺中，制造者常常要与高温烧制的玻璃近距离接触，造成危险，成型还需要很高的技术难度，需要的步骤复杂，耗时长，制品的精度不高，形状有所限制。

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本文内容主要包括：

1、玻璃成型的新工艺

2、玻璃注塑成型方法3、玻璃注塑成型优势

 01 玻璃成型的新工艺 
想要提升玻璃制品的生产速度和精度还需从生产工艺上做改进。麻省理工的Neri Oxman课题组曾率先实现用3D打印钠钙玻璃，但成品表面粗糙，精度不高。

后来，Bastian E. Rapp教授课题组在Nature上发表论文，他们用纳米二氧化硅颗粒与有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）共混，间接实现了玻璃材料的3D打印。

该课题组的研究让玻璃成型工艺的精度得到了飞跃式的提升，可以打印出最小直径18.4 µm的微流道。

近日，Bastian E. Rapp教授课题组又在Science上发表论文，他们沿用纳米二氧化硅颗粒与树脂共混的方法，开发了一种玻璃注塑成型的新工艺。注塑成型的工艺让玻璃制件实现大批量快速生产，其成品还拥有高精度、表面光滑的特性，与传统的无机玻璃无异。

02 玻璃注塑成型方法
课题组先把纳米二氧化硅颗粒、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和聚乙二醇（PEG）倒入溶剂中进行混合，而后把溶剂蒸发，得到热塑性的纳米二氧化硅树脂复合材料颗粒。

把这些颗粒导入注塑机中，在温度为130℃和压力700~1000bar的工艺参数下进行注塑成型，得到半乳白色状半成品。

将这些半成品放入40℃水中浸泡半小时，可去除其中的PEG，再将其进行热处理，去除其中的PVB胶粘剂。

这时，半成品中几乎只剩下二氧化硅颗粒了，放入1300℃的炉中进行烧结，即可获得最终产品。

 03 玻璃注塑成型的优势 
用注塑成型的方法制玻璃，较传统方法而言，优势无可比拟。

小结：

可以看到，技术的发展与工艺的想象力是无止境的，玻璃也可以实现注塑，进而实现精度与产能的飞跃式发展。但是目前这种工艺所制造的产品有杂质，有点类似于陶瓷注射成型工艺，要去除掉里面的聚合物杂质，不然就会出现开裂等不良问题，并且很花费时间。未来需要克服这一难关，一旦技术上出现了突破，也许造玻璃产品就像塑胶注塑产品一样方便快速。

免责声明/Disclaimer

① 素材来源于新材料研习社，CMF设计军团略有改动

研究原文：High-throughput injection molding of transparent fused silica glass；Markus Mader, Oliver Schlatter, Barbara Heck, Andreas Warmbold, Alex Dorn, Hans Zappe, Patrick Risch, Dorothea Helmer, Frederik Kotz, Bastian E. Rapp；Science, 2021, 372, 182-186, DOI: 10.1126/science.abf1537

研究资料来自网络、报刊、论文等，新材料研习社经解读、整理、编辑后发布，由于作者水平有限，若有不足之处，请读者留言勘误；

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