不知道大家有没有看过类似“玻璃弹珠制作”的视频。

视频中，工人师傅需要将玻璃原料高温加热后，在其处于流体状态下快速塑形。

虽然隔着屏幕，但我们也会为操作师傅捏一把汗，毕竟这明晃晃的亮度，看着就很烫！

不过，Science一项最新研究表明，现在低温条件下可以注塑玻璃了！

德国弗莱堡大学Frederik Kotz和Bastian E. Rapp等人提出了一种使用二氧化硅纳米复合材料的高通量注塑工艺。

他们将低温注塑成型工艺（IM）与水基脱脂、低温烧结工艺相结合，开发出一种可以与注塑成型技术兼容的新型玻璃加工技术，能够快速批量生产高精密度、表面光滑的玻璃制品。

加工玻璃，没那么简单

这项技术的突破，可以说解决了目前玻璃加工产业的核心难点。

首先，高温熔融、浇铸一直以来都是困扰玻璃加工行业的难题。

1500℃以上的高温要求，一方面使得加工过程中产生能耗巨大（据估算每吨玻璃加工需要消耗5～6兆焦耳能量）；另一方面在一定程度上限制了玻璃工业化加工的产能和效率。

其次，玻璃微观形貌加工多采用氢氟酸、激光蚀刻等方式，其制备过程危险、操作难度高、对环境污染大，能加工的形状和产量也会受到一定限制。

如何实现？

而Markus Mader等人采用低温注塑成型工艺（IM）与水基脱脂、低温烧结工艺相结合的方案，刚好解决了以上难题。

技术核心——注塑成型工艺（IM）是一种适用于工业化生产的快速加工技术，它通过把熔融的原料加压、注入、冷却、脱离，最终制作成一定形状的半成品。

此前这一技术多用于聚合物的加工制作，这一次研究人员突破性地将其应用在了玻璃加工上。

首先，研究人员将二氧化硅纳米粉、乙烯醇缩丁醛（PVB）溶液、乙烯醇缩丁醛（PEG）溶液预混合， 通过蒸发，得到了热塑性二氧化硅复合材料。

然后使用双螺杆挤出机将得到的材料塑化并挤出，得到颗粒状的原料；

随后在130C、700 ~ 1000bar特定压力下注塑成型，得到了生坯部分；

将生坯先浸泡在40C的水中，以脱去材料中的PEG，之后再用高温除去残余的粘合剂；

最后在1300C的真空环境下烧结得到高质量的196世界之最透明熔融石英玻璃。

由于采用了优化的两步脱脂程序，注塑成型的生坯零件（尺寸小于2毫米）转换为透明熔融石英，总共只需要24小时。

此外，研究人员进一步使用该技术艺在商用注塑机（Babyplast Christmann）上进http://www.196nk.cn行的高通量制造。

结果发现，即使以低至20秒的循环时间对二氧化硅纳米复合材料进行全自动注塑，也可以在工业生产水平上生产复杂形状的熔融石英零件。

在18分钟生产出了200多个零件，也就是说每5http://www.196nk.cn秒便能生产一个玻璃组件！

不仅如此，以上整个加工过程的能耗不到传统加工工艺的60%；而且由于脱脂过程不是在高温环境下进行，过程中使用的粘合剂还能回收利用。

△Frederik Kotz

研究者Frederik Kotz说：“这一方法最终可以得到任意形状的高纯硅玻璃。”并表示这些玻璃部件最终还具有商业电信设备196世界之最和化学反应堆所需的光学和化学特性。

△Andr Studart

苏黎世联邦理工学院材料学家Andr Studart则表示这一方法可以引发出更多新的idea。

不过他提出这种大规模生产玻JexMQSTbF璃部件的新方法仍然面临一个瓶颈：脱掉PEG过程需要持续数天，以确保玻璃部件不会开裂。

”如果加快这一进程，玻璃的注塑成型就会像塑料一样流行起来！“