3D打印出高致密、高透明磷酸盐光学玻璃

中国微米纳米技术学会

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3D打印玻璃一直是一个前沿的课题，我们很少看到研究机构在这方面取得突破性进展的报道，一方面是玻璃的熔点很高，另外想要打印出致密的结构非常困难。来自ICMCB-CNRS实验室和波尔多大学的研究人员开发了一种通过FDM技术3D打印磷酸盐玻璃的方法。

据悉，3D打印出的磷酸盐玻璃保留了玻璃的物理特性，体积孔隙率仅为0.02%。那么他们是如何实现3D打印玻璃的呢？研究人员首先从母体玻璃预制件中使用纤维拉丝塔拉出玻璃丝，然后通过FDM 3D打印机制造出高致密和透明的掺铕磷酸盐玻璃结构。

该团队认为，其直接制造透明玻璃的方法不但可以为开发尖端的光学元件开辟新的视野，而且还可以促进新的生物医学解决方案。

△3D打印磷酸盐玻璃的整个工艺流程

磷酸盐玻璃磷酸盐玻璃是光学玻璃的一种，这是一种具有折射特性的材料，使其成为光学系统中透镜、光纤和其他组件的完美材料。由于不透明度变化和某些结晶现象，这种材料的3D打印多年来一直没有被科学家们发现。根据研究人员的说法，过去任何半成功的尝试都因其不幸缺乏分辨率或密度而受阻。如果能够增材制造出高密度、亚毫米分辨率的玻璃物体，就可以制造出一整套低成本的几何复杂的光子器件--这也是波尔多研究的最终目标。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机器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。