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廣皓天
【中國智能制造網 技術前沿】美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家日前開發了一種3D打印透明玻璃的新技術，該研究可以改變激光器和其他光學器件的構建方式。他們為此創造了一系列定制玻璃油墨，具有高度控制的流動性，因此可以在室溫下打印。
改進玻璃3D打印技術 美科學家發明定制油墨
近日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家們開發了一種3D打印透明玻璃的新技術。據悉，該研究可以改變激光器和其他光學器件的構建方式。
雖然玻璃3D打印還處于起步階段，但已經有了如何好地進行實踐的競爭觀點。在不同的地方，你會發現各種各樣的專家告訴你關于如何(或不應該)使用3D打印來創造透明的東西。
例如，以色列3D打印機開發商MICRON3DP近在內部創建了批革命性的玻璃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佳方式，并且嘗試使用立體光刻式3D打印來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破解了該技術。
他們認為，諸如FDM和立體光刻3D打印技術不能完全融合玻璃絲，這將導致多孔或不均勻結構的問題。所以他們創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性，因此可以在室溫下打印。
LLNL研究人員說，用這些特殊油墨打印的部件可以進行熱處理，使其更致密，并清除打印過程的證據。一旦完成，研究人員可以添加光學質量拋光劑，使部件更光滑、更均勻。
LLNL材料工程師Du Nguyen說：“為了打印高質量的光學元件，它們必須是透明的。”
“一旦我們得到一個總體的工作，我們可以調整它，以便材料可以在打印過程中合并。大多數其他打印玻璃的組件首先熔化玻璃并稍后冷卻，這有殘留應力和開裂的可能性。但是我們在室溫下打印，這顯然不是一個問題。”
打印的對象從3D打印機出來不透明，但干燥和熱處理使其變得透明。
那么這種新的玻璃3D打印技術可以應用于哪些領域呢？根據LLNL研究人員的說法，其應用領域相當多，這主要是由于所用的直接墨水書寫程序提供的高分辨率。
這項研究顯然可以讓科學家在單一平面光學元件中融合不同折射率的3D打印玻璃。通常，需要特殊的形狀來實現這些透鏡特性，并且使它們變得具有挑戰性。
Nguyen說：“復雜的拋光或非球面的鏡片是一種勞動密集型的工作，需要很多的技能，但拋光平面更容易。通過控制打印部件的折射率，您可以改變光線的彎曲度，從而可以使拋光的鏡頭平坦。”
Nguyen和他的團隊認為，新的3D打印技術可以補充現有的光學實踐，而不是替代它們。具體來說，可以使用3D打印來創建目前市場上不存在的組合梯度，而一些3D打印組件可用于減小光學系統的尺寸、重量或成本。
LLNL光學和材料科學與技術項目總監Tayyab Suratwala說：“光學制造研究和開發趨向于自由形式光學，它們是可以實際形成任何復雜形狀的光學元件。 擴大到具有組成變化的3D打印光學裝置可以大大提高這一新前沿的能力。”
研究人員現在計劃通過改變玻璃的組成來嘗試3D打印高品質光學和漸變折射率透鏡。一個關鍵的挑戰將是創建漸變折射率(GRIN)光學元件，這將需要更高層次的了解和控制打印過程。
LLNL科學家還將嘗試使用3D打印玻璃來應用于光學之外的應用，例如具有復雜幾何形狀的玻璃微流體裝置。
據悉，與明尼蘇達大學和俄克拉荷馬州立大學的科學家合作開展的研究已經在材料中發表。
(原標題：LLNL開發出3D打印透明玻璃的新技術)
浙公網安備 33010602000006號
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