【中玻網(wǎng)】近日，勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種3D打印透明玻璃的新技術(shù)。據悉，該研究可以改變激光器和其他光學(xué)器件的構建方式。

　　雖然玻璃3D打印還處于起步階段，但已經(jīng)有了如何較好地進(jìn)行實(shí)踐的競爭觀(guān)點(diǎn)。在不同的地方，你會(huì )發(fā)現各種各樣的相關(guān)人士告訴你關(guān)于如何(或不應該)使用3D打印來(lái)創(chuàng )造透明的東西。

　　例如，以色列3D打印機開(kāi)發(fā)商MICRON3DP較近在內部創(chuàng )建了靠前批革命性的玻璃3D打印機，該公司表示，其FDM型機器可將熔融玻璃加熱至1000攝氏度，然后將其擠出成塑料。

　　然而，其他研究人員并不認為這是打印玻璃的較佳方式，并且嘗試使用立體光刻式3D打印來(lái)在較低溫度下制造材料。

　　現在，加州LLNL的研究人員認為他們已經(jīng)破解了該技術(shù)。

　　他們認為，諸如FDM和立體光刻3D打印技術(shù)不能完全結合玻璃絲，這將導致多孔或不均勻結構的問(wèn)題。所以他們創(chuàng )造了一系列定制玻璃油墨。

　　由玻璃顆粒的濃縮懸浮液制成，這些油墨具有高度控制的流動(dòng)性，因此可以在室溫下打印。

　　LLNL研究人員說(shuō)，用這些特殊油墨打印的部件可以進(jìn)行熱處理，使其更致密，并清除打印過(guò)程的證據。一旦完成，研究人員可以添加光學(xué)質(zhì)量拋光劑，使部件更光滑、更均勻。

　　LLNL材料工程師Du Nguyen說(shuō)：“為了打印高質(zhì)量的光學(xué)元件，它們必須是透明的?！?/p>

　　“一旦我們得到一個(gè)總體的工作，我們可以調整它，以便材料可以在打印過(guò)程中合并。大多數其他打印玻璃的組件首先熔化玻璃并稍后冷卻，這有殘留應力和開(kāi)裂的可能性。但是我們在室溫下打印，這顯然不是一個(gè)問(wèn)題?！?/p>

　　打印的對象從3D打印機出來(lái)不透明，但干燥和熱處理使其變得透明。

　　那么這種新的玻璃3D打印技術(shù)可以應用于哪些領(lǐng)域呢？根據LLNL研究人員的說(shuō)法，其應用領(lǐng)域相當多，這主要是由于所用的直接墨水書(shū)寫(xiě)程序提供的高分辨率。

　　這項研究顯然可以讓科學(xué)家在單一平面光學(xué)元件中結合不同折射率的3D打印玻璃。通常，需要特殊的形狀來(lái)實(shí)現這些透鏡特性，并且使它們變得具有挑戰性。

　　Nguyen說(shuō)：“復雜的拋光或非球面的鏡片是一種勞動(dòng)密集型的工作，需要很多的技能，但拋光平面更容易。通過(guò)控制打印部件的折射率，您可以改變光線(xiàn)的彎曲度，從而可以使拋光的鏡頭平坦?！?/p>

　　Nguyen和他的團隊認為，新的3D打印技術(shù)可以補充現有的光學(xué)實(shí)踐，而不是替代它們。具體來(lái)說(shuō)，可以使用3D打印來(lái)創(chuàng )建目前市場(chǎng)上不存在的組合梯度，而一些3D打印組件可用于減小光學(xué)系統的尺寸、重量或成本。

　　LLNL光學(xué)和材料科學(xué)與技術(shù)項目總監Tayyab Suratwala說(shuō)：“光學(xué)制造研究和開(kāi)發(fā)趨向于自由形式光學(xué)，它們是可以實(shí)際形成任何復雜形狀的光學(xué)元件。擴大到具有組成變化的3D打印光學(xué)裝置可以大大提高這一新前沿的能力?！?/p>

　　研究人員現在計劃通過(guò)改變玻璃的組成來(lái)嘗試3D打印高品質(zhì)光學(xué)和漸變折射率透鏡。一個(gè)關(guān)鍵的挑戰將是創(chuàng )建漸變折射率(GRIN)光學(xué)元件，這將需要更高層次的了解和控制打印過(guò)程。

　　LLNL科學(xué)家還將嘗試使用3D打印玻璃來(lái)應用于光學(xué)之外的應用，例如具有復雜幾何形狀的玻璃微流體裝置。

　　據悉，與明尼蘇達大學(xué)和俄克拉荷馬州立大學(xué)的科學(xué)家合作開(kāi)展的研究已經(jīng)在高等材料中發(fā)表。