加拿大研究人员开发3D打印硫系玻璃 加工廉价光学部件

4月25日，据了解，加拿大拉瓦尔大学的研究人员开发了一种用改进的打印机打印硫系玻璃的3D打印方法。虽然以前的项目已经成功地打印了各种类型的玻璃，但硫系版本具有许多理想的特性。这些特性对于开发用于低成本传感器、电信组件和生物医学设备的玻璃组件和光纤特别有用。

“光学材料的3D打印将为设计和组合材料以生产未来光子元件和光纤的新时代铺平道路。”大学光子与激光（COPL）小组研究小组光学中心成员Yannick Ledemi说。“这种新方法可能会在低成本高效制造红外光学元件方面取得突破性进展。”

据了解，硫系化合物玻璃chalco}c0nide glass又称硫系玻璃。以 硫化物、硒化物、蹄化物为主要成分的玻璃，包括含有氧化物 的氧化硫系化合物玻璃。其特点为电阻率低，具有开关与记 忆特性、透红外波嵘可达2DF}m以上，熔化及软化温度都低， 能耐酸性介质，甚至氢氟酸的仗蚀、是半导体玻璃，透红外玻 璃的重要品种，可用作光存贮材料和声光调制材料。也可用 作低熔点玻璃、

研究人员生产出了实际的硫系玻璃丝材，其尺寸与磨制玻璃丝材的尺寸相似。他们还将打印机编程为创建两个形状和尺寸复杂的样本。尽管这一过程仍在解决一些问题，研究人员相信它可以用于生产红外玻璃组件或纤维预制件。

硫系玻璃打印机的研制

这一发现的另一个重要原因是设备相对简单。虽然许多项目需要制造一台全新的3D打印机，但研究人员能够修改一台典型的FDM设备（Creacity，Ender 4），以实现玻璃的打印目的。这表明该工艺可能不需要某种强度的设备。

由于打印硫系玻璃需要更多的热量（330°C），研究人员修改了挤出机。Ender4现在有两个E3DV6挤出机彼此靠近，接近增加了加热区的长度。此外，由于其基于FDM打印的设计，它已经有了驱动轮。研究人员对这些进行了修改，以增加负载，并使玻璃丝材能够供应。

为了获得适当的硫系玻璃挤出粘度，必须通过改变张力控制器的工作张力和电流手动调节两台挤出机。但是，送丝速度和打印床位移是自动的。研究人员在打印过程中使用了直径为0.4毫米的喷嘴。他们建议使用具有类似热膨胀系数的基底材料来限制热应力。诚然，这并不是很好用。研究人员还建议在化学通风柜下工作，并使用气密保护外壳。毕竟，打印硫系玻璃会释放出一些非常强大和危险的蒸汽。

研究人员表示，他们未来的工作将集中在改善热管理和工艺条件上。因此，他们希望提高机械强度和光学质量，从而能够生产用于光纤拉伸的玻璃预制件。