研究人員首次成功研制出3D打印硫屬化物玻璃，這是一種獨特的材料，用于制造在中紅外波長下工作的光學元件。3D打印這種玻璃的能力可以為新型低成本傳感器，電信組件和生物醫(yī)學設備制造復雜的玻璃組件和光纖。

在光學學會(OSA)雜志“光學材料快車”中，來自加拿大拉瓦爾大學的Photondique et Laser(COPL)的研究人員Patrick Larochelle及其同事描述了他們?nèi)绾涡薷挠糜诓ＡD出的商用3D打印機。這種新方法基于常用的熔融沉積成型技術，其中塑料長絲熔化然后逐層擠出以創(chuàng)建詳細的3D物體。

“光學材料的3D打印將為設計和組合材料以生產(chǎn)未來光子元件和光纖的新時代鋪平道路，”研究團隊成員Yannick Ledemi說?！斑@種新方法有可能以低成本實現(xiàn)紅外光學元件高效制造的突破?！?

印刷玻璃

與其他玻璃相比，硫屬化物玻璃在相對較低的溫度下軟化。因此，研究團隊將商用3D打印機的最高擠出溫度從260°C提高到330°C，以實現(xiàn)硫屬化物玻璃擠出。他們生產(chǎn)的硫屬化物玻璃長絲的尺寸與通常與3D打印機一起使用的商用塑料長絲相似。最后，打印機進行了編程，創(chuàng)建了兩個形狀和尺寸復雜的樣品。

“我們的方法非常適用于軟質硫屬化物玻璃，但也正在研究其他方法來印刷其他類型的玻璃，”Ledemi說?！斑@可以制造由多種材料制成的部件。玻璃也可以與具有專門導電或光學特性的聚合物結合，生產(chǎn)出多功能3D打印設備?！?

3D打印也可用于制造纖維預制件 - 一塊拉入光纖的玻璃 - 具有復雜的幾何形狀或多種材料，或兩者的組合。一旦設計和制造技術進行了微調，研究人員就表示，3D打印可用于廉價制造大量紅外玻璃組件或光纖預制件。

“基于3D印刷的硫屬元素化物成分可用于國防和安全應用的紅外熱成像，”Ledemi繼續(xù)說道?！八麄冞€將為污染物監(jiān)測，生物醫(yī)學和其他應用提供傳感器，其中分子的紅外化學特征被用于檢測和診斷?！?

研究人員正在努力改進打印機的設計，以提高其性能，并能夠增加由硫屬化物玻璃制成的復雜零件或部件的制造。他們還希望添加新的擠出機，以便與聚合物共同印刷，以開發(fā)多種材料組件。