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美国研发出室温下3D打印透明玻璃的方法

本文摘要:美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家及其学术合作者早已展出了通过3D打印机制备半透明玻璃。

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美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家及其学术合作者早已展出了通过3D打印机制备半透明玻璃。这一发展有可能最后造成转变激光器和其他包括光学元件器件的设计和结构。该制备过程在公开发表于《先进设备材料》的论文中有详尽讲解。其他研究机构早已指出玻璃的3D印刷是有可能的,然而先前的展示牵涉到通过冷却印刷头吸管熔融玻璃丝,或者用于激光来选择性地熔融和熔融玻璃粉末。

LLNL的作法不依赖印刷熔融玻璃,而是研制了由玻璃颗粒的稀释悬浮液构成的自定义油墨,其流动性高度高效率,因此可以在室温下印刷。然后将印刷的元件展开合理设计的热处理,使其颗粒简化并避免印刷过程的痕迹。最后,将处置后的元件展开光学质量打磨。

研究人员回应,该方法提升了光学元件构建光学均匀分布性的可能性。LLNL材料工程师杜阮毅先生说道:“为了印刷高品质的光学元件,不应当看见任何毛孔和线条,它们必需是半透明的。”在寻找适合的材料组分之前,他们试验了大量的材料混合物。

“当我们获得一个普通的配方,我们可以调整它,使材料可以在印刷过程中互为融合。大多数其他印刷玻璃的方法是首先融化玻璃,然后加热下来,这可能会有瓦解形变造成裂开,而我们在室温下打印机,不不存在这个问题。

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”LLNL的方法用于通过必要墨水书写过程吸管二氧化硅颗粒的浆料。印刷出有的产品不半透明,但潮湿和热处理后显得半透明。研究人员说道,与用于熔融玻璃的3D打印机有所不同,该方法在打印机期间不必须高温,从而可实现更高的分辨率。Nguyen说道:“打磨简单的或非球面的镜片是非常劳动密集型的,必须很多的技能,但打磨平面更容易。

通过掌控印刷组件的折射率,可以转变光线的弯曲度,从而使可以打磨的镜面平缓化。”研究人员说道,他们不是替代传统的光学器件,而是探寻目前市场上不不存在的化学成分梯度的新应用于。设计精致的光学元件替代现成的光学元件可以增大光学系统的尺寸,重量或成本。

研究人员说道,该研究可以不断扩大光学工程师的设计空间,也有可能产生光学器件之外的应用于,还包括具备简单且先前无法取得的玻璃微流体器件。由于具备光学透明性、耐化学腐蚀性、机械性能以及具备调整其表面化学性能和官能度的能力,玻璃是微流体习的一种贵重材料。

然而,玻璃无法加工和转印以构建几何形状简单的微流体装置。玻璃的3D打印机可能会转变这一现状,研究团队还展出了非常简单的微流触网络的3D打印机。现在该研究团队早已证明印刷半透明玻璃是有可能的,研究人员正在通过转变玻璃的构成,构建制作高品质光学和交错折射率透镜。

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下一个必须解决的障碍是交错折射率(GRIN)光学元件,这将必须对过程展开更好的熟知和掌控。


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