Forskere har med succes printet glasoptik

For første gang, forskere ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har succesfuldt 3D-trykte optiske kvalitetsglas, på niveau med kommercielle glasprodukter, der i øjeblikket er tilgængelige på markedet.

I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialeteknologier , LLNL forskere og ingeniører beskriver succesfulde udskrivninger af små teststykker fra laboratorieudviklet blæk med egenskaber "inden for rækkevidde af kommercielle optiske glas."

Fordi brydningsindekset for glas er følsomt over for dets termiske historie, det kan være svært at sikre, at glas trykt fra den smeltede fase vil resultere i den ønskede optiske ydelse, sagde forskere. Afsætning af det LLNL-udviklede materiale i pastaform og derefter opvarmning af hele trykket til glasset giver mulighed for et ensartet brydningsindeks, eliminering af optisk forvrængning, der ville forringe optikkens funktion.

"Komponenter trykt fra smeltet glas viser ofte tekstur fra 3D-udskrivningsprocessen, og selvom du skulle polere overfladen, du vil stadig se tegn på udskrivningsprocessen inden for massematerialet, "sagde LLNL-kemiingeniør Rebecca Dylla-Spears, projektets hovedforsker. "Denne tilgang giver os mulighed for at opnå den indekshomogenitet, der er nødvendig for optik. Nu kan vi tage disse komponenter og gøre noget interessant."

De brugerdefinerede blæk, rettet mod at danne silica og silica-titania glas, give forskere mulighed for at justere glassets optiske, termiske og mekaniske egenskaber, Sagde Dylla-Spears. Til undersøgelsen, forskere trykte små, enkel formet optik som bevis på konceptet, men Dylla-Spears sagde, at teknikken i sidste ende kunne anvendes på enhver enhed, der bruger glasoptik og kunne resultere i optik foretaget med geometriske strukturer og med kompositionsændringer, der tidligere var uopnåelige ved konventionelle fremstillingsmetoder. For eksempel, gradient brydningsindeks linser kunne poleres fladt, udskiftning af dyrere poleringsteknikker, der bruges til traditionelle buede linser.

"Additiv fremstilling giver os en ny grad af frihed til at kombinere optiske materialer på måder, vi ikke kunne gøre før, "Sagde Dylla-Spears." Det åbner et nyt designrum, der ikke tidligere har eksisteret, muliggør design af både den optiske form og de optiske egenskaber i materialet. "