3D打印玻璃取得重大突破，微流控领域或将受益

MEMS · 公众号 · · 2017-05-30 00:03

正文

据麦姆斯咨询报道，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，以下简称LLNL）的科学家联合学术合作者展示了如何通过3D打印合成透明玻璃，该技术的发展将有可能最终改变激光器和其它光学元器件的设计和结构。

LLNL团队研究人员，以及来自美国明尼苏达大学（University of Minnesota）和俄克拉荷马州立大学（Oklahoma State University）的科学家们在最新一期《先进材料》（Advanced Material）杂志上对3D打印透明玻璃组件的创建做了报告。报告中，根据研究人员的描述，这种3D打印技术使得常规制造工艺不可能实现的玻璃结构和成分梯度成为可能。

LLNL的化学工程师和项目领导人Rebecca Dylla-Spears表示，“实验室一直在寻找不同方法来创建光学应用的新材料，我们不会取代依靠传统方法制作而成的光学材料，我们正在尝试通过增材制造来赋予光学材料新的功能。这是能够打印各类梯度玻璃光学元器件组合的第一步。”

其它研究机构已经表明玻璃的3D打印是可行的，然而先前的演示涉及通过加热刷头挤出熔融的玻璃丝，或使用激光来选择性熔融和熔化玻璃粉末。上述方法在印刷过程中，被加热的玻璃粉末和玻璃丝短时间内并不能完全融合在一起，这将导致多孔或不均匀结构的发生，进而不适用于光学应用。

LLNL的方法不依赖于打印熔融玻璃，研究人员用玻璃颗粒的浓缩悬浮液定制成油墨，且拥有高度可控的流动性，因此可以在室温下打印。打印部件经过精心设计的热处理，使其更致密，并消除打印工艺的痕迹。最后，处理部件将被给予光学质量抛光。研究人员表示，该方法提高了获得光学均匀性的可能性。

在找到合适的组合之前，研究团队也尝试了大量的材料混合物，LLNL材料工程师Du Nguyen指出，“打印高质量的光学元器件必须要透明，不应该看到任何孔和线条。一旦我们得到一个通用配方，我们就可以调整它，以便材料可以在打印过程中融合。大多数打印玻璃的团队都会采取先熔化玻璃再冷却的办法，这种办法存在残余应力和开裂的可能性。而我们可以在室温下打印，就不会存在上述困扰。”