近日，美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出一種3D打印透明玻璃的新技術(shù)，據(jù)說(shuō)該技術(shù)可能會(huì)改變激光器和其他光學(xué)器件的構(gòu)建方式。
LLNL研究人員認(rèn)為，F(xiàn)DM和立體光刻3D打印等技術(shù)不能完全熔融玻璃材料，這一點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致多孔或不均勻的結(jié)構(gòu)。為此，他們創(chuàng)造了一系列定制的玻璃墨水。
這些用玻璃顆粒的濃縮懸浮液制成的墨水具有高度受控的流動(dòng)性，因此可在室溫下打印。打印完成后，會(huì)對(duì)打印件進(jìn)行熱處理，以使其更致密和清除打印痕跡。這一步完成后，可對(duì)打印件進(jìn)行一個(gè)光學(xué)質(zhì)量的拋光，從而讓對(duì)象有一個(gè)更好的光學(xué)均勻性。
剛從3D打印機(jī)上取下來(lái)的打印件是不透明的，但經(jīng)過(guò)干燥和熱處理后，它會(huì)變得透明。
那么這種新的玻璃3D打印技術(shù)有哪些用途呢？據(jù)LLNL研究人員介紹，由于采用的是直接墨水寫(xiě)入工藝，新技術(shù)因此能提供一個(gè)高分辨率，所以用途相當(dāng)多。例如，通過(guò)用這種方法來(lái)3D打印玻璃，科學(xué)家可在單個(gè)平面光學(xué)元件中整合入不同的折射率。通常，這些透鏡特性的實(shí)現(xiàn)需要特殊的形狀。
“拋光復(fù)雜的或非球面的鏡片需要很多技能和勞力，拋光一個(gè)平面會(huì)更容易。通過(guò)控制打印件的折射率，您可以改變光線的彎曲度，從而使得一個(gè)鏡片可被拋光成平面，”研究人員解釋說(shuō)。
研究人員認(rèn)為，新的3D打印技術(shù)可以補(bǔ)充現(xiàn)有的光學(xué)實(shí)踐，而不是替代。例如，可用該技術(shù)來(lái)創(chuàng)建目前市場(chǎng)上不存在的組合梯度，或者一些3D打印元件可被用來(lái)減小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸、重量或成本。
現(xiàn)在，LLNL科學(xué)家計(jì)劃通過(guò)改變玻璃的組成來(lái)嘗試3D打印高品質(zhì)的光學(xué)元件和梯度折射率透鏡。他們還將嘗試光學(xué)之外的應(yīng)用，如3D打印幾何形狀復(fù)雜的玻璃微流控裝置。
這項(xiàng)與明尼蘇達(dá)大學(xué)和俄克拉荷馬州立大學(xué)合作開(kāi)展的研究現(xiàn)已發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上。
