自古以來，光學透明的熔融石英玻璃就因為其獨一無二的光學透明性，以及獨特的熱學和力學性質而被備受喜愛。而制作和雕刻這種高透明的石英玻璃往往需要高溫和有毒化學材料，并且需要嫻熟的手工技巧。
圖1. 3D打印透明石英玻璃的耐熱性
3D打印可制作各種復雜的微光結構和宏觀材料，簡單而又精確，是改造透明石英玻璃制作技術的不二選擇。問題在于：3D打印原料一般是塑料材質，而高透明玻璃的3D打印原料相當缺乏。
有鑒于此，Bastian Rapp團隊發明了一種3D打印透明熔融石英玻璃的新技術。
這項技術的核心在于：一種稱為“液態玻璃”的3D打印原材料——粘性的納米SiO2復合材料。具體來說，這種3D打印透明熔融石英玻璃的新技術主要包括以下幾個步驟：
圖2. 3D打印透明熔融石英玻璃工序圖
1）將40nm左右的SiO2納米顆粒高濃度分散于甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）單體中，得到打印原材料。
2）利用紫外光固化立體光刻技術或者微光刻技術對納米復合材料塑型，得到生胚件（green pert）。
3）加熱分解去除聚合物基質并在1300℃高溫燒結，得到高強度高透光性的熔融石英玻璃。
圖3. 3D打印透明熔融石英玻璃實例
研究人員利用3D打印制作的透明石英玻璃分辨率為幾十微米，玻璃沒有縫隙，耐熱性好，表面光滑，粗糙度僅有幾個納米，和商業玻璃光學透明度可媲美。另外，通過摻雜金屬離子，研究人員還可以制作彩色的石英玻璃。
總之，這項技術擴寬了3D打印對原材料的選擇，使得在工業和科研領域應用宏觀和復雜微觀結構透明熔融石英玻璃成為現實！
圖4. 3D打印透明熔融石英玻璃表征
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FrederikKotz, Bastian E. Rapp et al. Three-dimensional printing of transparent fusedsilica glass. Nature 2017, 544, 337–339.
http://www.nature.com/nature/journal/v544/n7650/full/nature22061.html
