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法国科研人员3D打印出高致密、高透明磷酸盐光学玻璃

挤出玻璃丝

研究的第一阶段是开发基础磷酸盐玻璃丝。该材料是在800℃的铂金坩埚中特别配制的,然后被拉成1.9毫米粗的棒状。由于熔化和挤出磷酸盐玻璃所需的温度非常高,该团队不得不在入门级的Prusa i3 机上配备一个定制的热端和打印床。通过重重修改,打印机最终拥有了470°C的喷嘴和320°C的热床温度,以使实验顺利进行。

通过在研究中对一些打印参数的调查,该团队成功地实现了99.98%的令人难以置信的高密度,并避免了零件内不必要的光散射。利用SEM图像和X射线断层扫描技术进行了全面系统的微观结构表征,研究团队还发现了线间结合质量与透光率之间的相关性。

研究中最显著的结果是,打印玻璃结构保持了它们的光学发光特性,这意味着它们在整个过程中显示出均匀的光传输。这一特性在任何高科技的光学系统中都是绝对关键的,因此这项工作在制造高性价比的终端组件方面显示出巨大的潜力。

关于这项研究的进一步细节,可以在题为‘Direct 3D-printing of phosphate glass by fused deposition modeling’的论文中找到。该论文由Reda Mohammed Zaki、Clément Strutynski、Simon Kaser等人共同撰写。

其他3D打印玻璃的进展

波尔多的科学家们并不是第一个尝试3D打印玻璃的人。瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员此前曾利用一种专门的树脂和DLP 3D打印技术3D打印玻璃物体。该方法利用混合树脂内的光聚合诱导相分离,从塑料和有机混合物中创造出复杂的玻璃部件。

在加拿大的拉瓦尔大学,研究人员开发了一种适合激光和红外光学应用的3D打印玻璃。该材料的熔化温度相对较低,约为330°C,这意味着它可以通过改装后的入门级桌面3D打印机进行挤出。

横滨国立大学采用立体光刻技术通过CAD文件从悬浮在液体中的粉末中中打印出物体。将激光照射到液体和粉末悬浮液(称为胶体)中,可以从这种液体中逐层构建物体。粒子间光可交联悬浮液通过快速加热剖面实现透明二氧化硅玻璃组件的3D结构化。

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