研究人員首次成功研制出三維印刷硫屬化物玻璃，這是一種獨特的材料，用于制造在中紅外波長下工作的光學元件。這種玻璃的3D打印能力使得可以為新型低成本傳感器，電信組件和生物醫學設備制造復雜的玻璃組件和光纖。
在光學學會(OSA)雜志“光學材料快車”中，來自加拿大拉瓦爾大學的Op中心，Photonique et Laser(COPL)的研究人員Patrick Larochelle及其同事描述了他們如何修改商用三維打印機玻璃擠出。新方法基于常用的熔融沉積成型技術，其中塑料長絲熔化然后逐層擠出以產生詳細的3-D物體。
“光學材料的3D打印將為設計和組合材料以生產未來光子元件和光纖的新時代鋪平道路，”研究團隊成員Yannick Ledemi說。“這種新方法有可能以低成本實現紅外光學元件高效制造的突破。”
與其他玻璃相比，硫屬化物玻璃在相對較低的溫度下軟化。因此，研究團隊將商用3-D打印機的最高擠出溫度從260°C提高到330°C，以實現硫屬化物玻璃擠出。他們生產的硫屬化物玻璃長絲的尺寸與通常與3-D打印機一起使用的商用塑料長絲相似。最后，打印機進行了編程，創建了兩個形狀和尺寸復雜的樣品。
“我們的方法非常適合軟質硫屬化物玻璃，但也正在研究其他方法來印刷其他類型的玻璃，”Ledemi說。“這可以制造由多種材料制成的部件。玻璃也可以與具有專門的導電或光學特性的聚合物結合，生產出多功能的3D打印設備。”
3-D印刷也可用于制造纖維預制件-一塊被拉成纖維的玻璃-具有復雜的幾何形狀或多種材料，或兩者的組合。一旦設計和制造技術得到微調，研究人員表示，3D打印可用于廉價制造大量紅外玻璃組件或纖維預制件。
“基于三維印刷硫屬元素化物的組件可用于國防和安全應用的紅外熱成像，”Ledemi繼續說道。“他們還將為污染物監測，生物醫學和其他應用提供傳感器，其中分子的紅外化學特征被用于檢測和診斷。”
研究人員正在努力改進打印機的設計，以提高其性能，并能夠增加制造復雜的零件或由硫屬化物玻璃制成的部件。他們還希望添加新的擠出機，以便與聚合物共同印刷，以開發多種材料組件。
