研究人員使用3D印表機列印玻璃

研究人員展示了硫屬化物玻璃的3D列印，可用於製造在中紅外波長下工作的光學元件。這種3D列印的玻璃樣品長14毫米。

圖片來源：拉瓦爾大學的Steeve Morency

研究人員首次成功研製出3D列印硫屬化物玻璃，這是一種獨特的材料，用於製造在中紅外波長下工作的光學元件。3D列印這種玻璃的能力可以為新型低成本感測器，電信組件和生物醫學設備製造複雜的玻璃組件和光纖。

在光學學會（OSA）雜誌「 光學材料快車」中，來自加拿大拉瓦爾大學的Photondique et Laser（COPL）的研究人員Patrick Larochelle及其同事描述了他們如何修改用於玻璃擠出的商用3D印表機。這種新方法基於常用的熔融沉積成型技術，其中塑料長絲熔化然後逐層擠出以創建詳細的3D物體。

「光學材料的3D列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製造的突破。」

印刷玻璃

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3D印表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3D印表機一起使用的商用塑料長絲相似。最後，印表機進行了編程，創建了兩個形狀和尺寸複雜的樣品。

「我們的方法非常適用於軟質硫屬化物玻璃，但也正在研究其他方法來印刷其他類型的玻璃，」Ledemi說。「這可以製造由多種材料製成的部件。玻璃也可以與具有專門導電或光學特性的聚合物結合，生產出多功能3D列印設備。」

3D列印也可用於製造纖維預製件 - 一塊拉入光纖的玻璃 - 具有複雜的幾何形狀或多種材料，或兩者的組合。一旦設計和製造技術進行了微調，研究人員就表示，3D列印可用於廉價製造大量紅外玻璃組件或光纖預製件。

「基於3D印刷的硫屬元素化物成分可用於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感測器，其中分子的紅外化學特徵被用於檢測和診斷。」

研究人員正在努力改進印表機的設計，以提高其性能，並能夠增加由硫屬化物玻璃製成的複雜零件或部件的製造。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。

（來源：光學學會）

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