由光学学会 研究人员开发了一种基于激光的新方法，用于3D打印由玻璃制成的复杂零件
它使用多光子聚合直接在3D体积中创建对象
荣誉:劳伦特·加莱、菲涅尔学院和马赛中央学院 研究人员开发了一种基于激光的新方法，用于三维打印由玻璃制成的复杂零件
随着进一步的发展，这种新方法可用于制造视觉、成像、照明或激光应用的复杂光学器件
法国菲涅尔研究所和中央马赛学院的研究小组组长洛朗·加莱说:“大多数三维打印过程都是一层一层地建立物体。”
“我们的新工艺通过使用激光束将液态前体转化(或聚合)为固态玻璃，避免了这些工艺的局限性
" 在光学学会(OSA)杂志《光学快报》上，加莱和研究小组成员托马斯·杜阿勒和让-克劳德·安德烈展示了他们如何使用新技术在三维空间中创建详细的物体，而不使用经典的逐层方法
使用这种方法，他们创造了各种各样的石英玻璃物体，如没有任何气孔或裂缝的自行车和埃菲尔铁塔的微型模型
三维打印方法基于多光子聚合，这确保了聚合(将液体单体分子连接成固体聚合物的过程)仅在精确的激光焦点处发生
它允许直接制造尺寸范围从几微米到几十厘米的三维零件，其分辨率理论上仅受用于激光束整形的光学器件的限制
“玻璃是制造光学的主要材料之一，”加莱说
“我们的工作代表着朝着开发一种有朝一日允许科学家三维打印他们需要的光学元件的过程迈出的第一步
" 这种新方法可以用来制造各种复杂的物体，比如这里展示的自行车
荣誉:劳伦特·加莱、菲涅尔学院和马赛中央学院 找到合适的材料 使用传统的逐层方法来构建三维玻璃物体有几个限制
印刷过程的速度受到构建层所需时间的限制，并且当使用高粘性树脂时，很难创建具有一致厚度的层
制造复杂零件通常需要支撑，支撑必须精确定位，然后在物体变硬后移除
虽然多光子聚合可用于避免逐层方法，但三维印刷玻璃物体需要在初始液相和聚合期间在激光波长下透明的材料
它还必须吸收一半激光波长的激光，以引发多光子聚合过程
为了实现这一目标，研究人员使用了一种含有光化学引发剂的混合物来吸收激光、一种树脂和高浓度的二氧化硅纳米粒子
除了能与激光很好地配合外，这种混合物的高粘度使得三维零件成型时不会出现变形问题，也不会在三维打印过程中支撑物体
“这项技术的关键是基于斯特里克兰和穆劳啁啾脉冲放大技术的高功率超短激光，该技术于2018年获得诺贝尔奖，”加莱说
“只有强而极短的脉冲才能产生高精度的非线性光聚合，而且没有热效应
" 视频显示，激光被用来聚合含有二氧化硅纳米粒子的液体，从而制造出一辆微型玻璃自行车
荣誉:劳伦特·加莱、菲涅尔学院和马赛中央学院 测试流程 在验证了固体物体可以用二氧化硅纳米粒子混合物来制造后，研究人员使用他们的三维打印方法来制造具有复杂形状的物体
他们还应用了一种将聚合部件转化为玻璃的工艺
“我们的方法有可能被用于生产几乎任何类型的三维玻璃物体，”加莱说
“例如，我们正在探索生产可用于奢侈手表或香水瓶的玻璃部件的可能性
" 例如，研究人员正致力于通过试验不太昂贵的激光源来使这项技术更加实用并降低成本
他们还希望优化工艺以提高表面质量，降低粗糙度
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
