微觀分辨率的玻璃物體3D激光打印探索

【中玻網】擴大玻璃3D打印的范圍

　　一組來自中國的研究人員在他們新的研究中將宏觀和微觀混合在一起，旨在擴大玻璃3D打印的范圍。在論文《基于微尺寸分辨率的玻璃物體的3D激光打印》中，作者解釋了他們如何以微尺度分辨率在玻璃中創建宏觀尺度的3D物體--如果獲得成功，這是迄今為止，飛秒激光誘導化學蝕刻（FLICE）的二十年研究和努力都尚未實現過的。

　　研究人員能夠以高達~3.8 cm的高度3D打印宏觀玻璃物體，并具有20μm的分布均衡（即橫向與縱向）的空間分辨率。研究人員表示：“通過在超快激光脈沖與熔融石英的相互作用中揭示未探索狀態，實現了激光脈沖在熔融石英內部的無像差聚焦。”

　　他們首先將激光脈沖“松散地聚焦”到二氧化硅中，蝕刻多條線，籌備成兩個不同的X和Y方向柵格。

通過將皮秒激光脈沖松散地聚焦到熔融石英中來提供制造分辨率

　　（a）沿X和Y方向在熔融石英立方體內刻線的示意圖。沿（b）Y和（c）X方向寫入的線的橫截面光學顯微照片。（d）通過化學蝕刻（c）的后一列中的內切樣品而產生的中空通道的橫截面顯微照片。

　　研究小組指出它們的橫截面呈現出一個幾乎完全圓形的形狀。這些線對掃描速度、焦點位置高層度、激光寫入方向都不敏感。

　　在清理熔融石英中的納米顆粒后，他們可以通過擔心將寫入激光束“實時”偏振的方式進行3D打印。作者說，這使他們能夠簡單地在打印系統中進行光束引導，使整個過程更簡單與強大。

　　在下面的圖片中，你可以更好地理解他們的研究成果中的成功之處，因為作者創建了一個愛因斯坦的頭像，所有的“精細特征”都是可見的--甚至是眼瞼。

　　孔子的雕像也非常細致，表面光滑得令人印象深刻，雖然這可以通過后退火或激光拋光進一步改善。3D打印空氣渦輪機包括在玻璃中的可移動部件，清理了對組裝的任何需要。

用熔融石英激光打印的愛因斯坦的頭部雕塑

　　（a）雕塑的模型；（b）雕塑的正面；（c）右側；（d）背面；（e）左側。（f）和（g）分別是（b）和（e）的放大圖像，以突出臉部的細節。比例尺：5毫米。

熔融石英激光打印的孔子雕塑

　　（a）模型；（b）雕塑的正面；（c）左側；（d）背面；（e）右側。在（b），（c）和（d）的圖像右側的插圖中分別顯示了布料上的裝飾圖案、臉部右側和他身后的左手的細節。

采用熔融石英激光打印的空氣渦輪機

　　（a）整個空氣渦輪機模型。標示出了空氣噴射的入口和出口；（b）渦輪機的內部包括渦輪風扇、驅動齒輪--（G3）和兩個驅動齒輪（G1和G2）。G1和G2中的每一個都與凸輪連接。（c）數碼相機拍攝的渦輪機的圖像。風扇的空氣方向和旋轉方向，以及從頂視圖的G1、G2和G3的旋轉方向，如圖上旋轉箭頭表示；（d）兩個凸輪的初始位置指向左側，如兩個箭頭所示；（e）由于注入的氣流，兩個凸輪都順時針旋轉90°。

　　用玻璃制造越來越受到關注，從實驗到藝術品，到金屬玻璃，再到碳水化合物玻璃……這只是宏觀對象將這些研究提升到了一個新的復雜程度的幾個例子。