玻璃可以说是化学家最好的朋友。玻璃烧杯、试管、容量瓶等等，各位读者应该都没少用过或摔过。甚至有人说，没有玻璃制成的瓶瓶罐罐，就没有近代化学的快速发展。化学的历史，可以追溯到西方的炼金术，Chemistry（化学）一词即来源于Alchimya（炼金术）。早在中世纪的炼金术士就利用玻璃制成了各种各样的实验装置，比如乌尔斯塔督（Ulstadius）在16世纪所作的这张插图，你能猜出来他们在做什么吗？

乌尔斯塔督创作于16世纪的插图。图片来源于网络

图中画的是酒精的蒸馏过程，底部是两个沸腾的容器，中间竖着的是精馏塔，而顶部是两个接收产品的容器，有没有点现代化学的影子？时间再来到二三十年前，很多大学的化学实验第一课还是玻璃仪器的简单加工，利用酒精喷灯就可以制备出各种玻璃仪器，不过，目前据说由于危险系数太大早已消失。小希从网上找到了演示视频，满屏都是上个世纪的风格。

间接3D打印玻璃。图片来源：Nature [3]

随后，他们在Adv. Mater.、Nat. Commun.等杂志上发表论文[4,5]，升级制造工艺，进一步提升玻璃零件的精度，可实现最小直径18.4 µm的微流道孔径。

特殊形状及微流道玻璃零件制备。图片来源：Science

由这种注塑成型工艺制备的玻璃器件同时具有优异的光学透明度，1000-400 nm波长范围内透射率大于90%，3400 nm 波长的透射率也大于90%，200 nm波长的透射率大于70%，这些与商用石英玻璃相当。此外，该方法还可以制备掺杂金属盐离子的有色玻璃以及可以吸收紫外光的透明玻璃。

注塑玻璃的光学特性及金属离子掺杂。图片来源：Science

Bastian E. Rapp教授表示，玻璃在光学、电信、化学、医药等领域无处不在，在日常用品中也随处可见。“几十年来，玻璃一直是制造加工中材料的第二选择，因为其工艺过于复杂、能耗大且加工分辨率不高。聚合物虽说没有上面这些问题，但是它们的物理、光学、化学和热学性能又不如玻璃。因此，我们将聚合物和玻璃加工工艺相结合，快速、经济地制备复杂的玻璃结构”[6]。不过，该方法也面临一个问题，“要确保制品不出现裂纹，必须缓慢地去除聚合物，这可能需要数天时间”，Oliver Schlatter（苏黎世联邦理工学院材料科学家）说，“如果这一步骤可以加快，这种注塑成型工艺制造玻璃制品就可能会像制备塑料制品一样容易”。[7]

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

参考文献：

[1] J. Klein, et al. Additive Manufacturing of Optically Transparent Glass. 3D Print. Addit. Manuf., 2015, 2, 92. DOI: 10.1089/3dp.2015.0021

[2] F. Kotz, et al. High‐Performance Materials for 3D Printing in Chemical Synthesis Applications, Adv. Mater., 2019, 31, 1805982. DOI: 10.1002/adma.201805982

[3] F. Kotz, et al. Three-dimensional printing of transparent fused silica glass. Nature, 2017,544, 337-339. DOI: 10.1038/nature22061

[4] F. Kotz, et al. Glassomer—Processing Fused Silica Glass Like a Polymer. Adv. Mater., 2018,30, 1707100. DOI: 10.1002/adma.201707100

[5] F. Kotz, et al. Fabrication of arbitrary three-dimensional suspended hollow microstructures in transparent fused silica glass. Nat. Commun., 2019, 10, 1439. DOI: 10.1038/s41467-019-09497-z

[6] Glass injection molding

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm-en/press-releases-2021/glass-injection-molding

[7] Glass molded like plastic could usher in new era of complex glass shapes

https://www.sciencemag.org/news/2021/04/glass-molded-plastic-could-usher-new-era-complex-shapes

（本文由小希供稿）