3D-打印的玻璃格子，显示在一美分硬币前，用于缩放。鸣谢:根据发表在4月15日《科学》杂志上的一项新研究，加州大学伯克利分校的Joseph Toombs研究人员开发出了一种3D打印玻璃微结构的新方法，这种方法速度更快，生产的物体具有更高的光学质量、设计灵活性和强度。研究人员与德国弗赖堡阿尔伯特·路德维希大学的科学家合作，扩展了他们三年前开发的3D打印过程的功能——计算机轴向光刻(CAL)——以打印更精细的特征，并在玻璃上打印。他们称这个新系统为“微CAL”
玻璃是制造复杂微观物体的首选材料，包括智能手机和内窥镜中使用的紧凑型高质量相机的镜头，以及用于分析或处理微量液体的微流体设备。但是，目前的制造方法速度慢、成本高，而且满足工业不断增长的需求的能力有限。
CAL过程与今天的工业3D打印制造过程有着根本的不同，后者是从薄层材料中构建物体。这种技术可能是费时的，并导致粗糙的表面纹理。然而，CAL可以同时3D打印整个物体。研究人员使用激光将光图案投射到旋转的光敏材料中，建立3D光剂量，然后固化成所需的形状。CAL工艺的无层特性可实现光滑的表面和复杂的几何形状。
3D打印的三叉微管模型。鸣谢:Adam Lau/ Berkeley Engineering这项研究拓展了CAL的边界，展示了其在玻璃结构中打印微尺度特征的能力。“当我们在2019年首次发表这种方法时，加州大学伯克利分校机械工程教授兼首席研究员海登·泰勒说:“加州大学可以将物体打印到聚合物中，其特征尺寸约为三分之一毫米。”。“现在，有了micro-CAL，我们可以打印聚合物物体，其特征可以小到约2000万分之一米，或约四分之一人类头发的宽度。我们第一次展示了这种方法不仅可以打印到聚合物上，还可以打印到玻璃上，其特征可以低至约百万分之50米。”
为了打印玻璃，泰勒和他的研究团队与弗赖堡阿尔伯特·路德维希大学的科学家合作，他们开发了一种特殊的树脂材料，其中包含由光敏粘合剂液体包围的玻璃纳米颗粒。来自打印机的数字光投影固化了粘合剂，然后研究人员加热打印的物体以去除粘合剂，并将颗粒融合在一起成为纯玻璃的固体物体。
研究生约瑟夫·图姆斯(Joseph Toombs)在实验室用一把镊子摇着一个3D打印的晶格结构。功劳:Joseph Toombs泰勒说:“这里的关键因素是粘合剂的折射率实际上与玻璃的折射率相同，因此光线穿过材料时几乎没有散射。”“加州大学打印过程和这个玻璃扫描电子显微照片的3D打印，六边形微透镜阵列。鸣谢:Joseph Toombs加州大学的3D打印方法为微观玻璃物体的制造商提供了一种新的更有效的方法，以满足客户对几何形状、尺寸、光学和机械性能的苛刻要求。具体来说，这包括显微光学组件的制造商，显微光学组件是紧凑型相机、虚拟现实耳机、高级显微镜和其他科学仪器的关键部分。泰勒说:“能够更快地制造这些部件，并具有更大的几何自由度，可能会带来新的设备功能或更低成本的产品。”
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