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微觀(guān)分辨率的玻璃物體3D激光打印探索

來(lái)源:3D打印商情 2019/5/14 16:09:43

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中玻網(wǎng)擴大玻璃3D打印的范圍

  一組來(lái)自中國的研究人員在他們新的研究中將宏觀(guān)和微觀(guān)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(chuàng )建宏觀(guān)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(xué)蝕刻(FLICE)的二十年研究和努力都尚未實(shí)現過(guò)的。

  研究人員能夠以高達~3.8 cm的高度3D打印宏觀(guān)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(guò)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(tài),實(shí)現了激光脈沖在熔融石英內部的無(wú)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(xiàn),籌備成兩個(gè)不同的X和Y方向柵格。

1.jpg

通過(guò)將皮秒激光脈沖松散地聚焦到熔融石英中來(lái)提供制造分辨率

 �。╝)沿X和Y方向在熔融石英立方體內刻線(xiàn)的示意圖。沿(b)Y和(c)X方向寫(xiě)入的線(xiàn)的橫截面光學(xué)顯微照片。(d)通過(guò)化學(xué)蝕刻(c)的后一列中的內切樣品而產(chǎn)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(gè)幾乎完全圓形的形狀。這些線(xiàn)對掃描速度、焦點(diǎn)位置高層度、激光寫(xiě)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(guò)擔心將寫(xiě)入激光束“實(shí)時(shí)”偏振的方式進(jìn)行3D打印。作者說(shuō),這使他們能夠簡(jiǎn)單地在打印系統中進(jìn)行光束引導,使整個(gè)過(guò)程更簡(jiǎn)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(chuàng )建了一個(gè)愛(ài)因斯坦的頭像,所有的“精細特征”都是可見(jiàn)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(guò)后退火或激光拋光進(jìn)一步改善。3D打印空氣渦輪機包括在玻璃中的可移動(dòng)部件,清理了對組裝的任何需要。

2.jpg

用熔融石英激光打印的愛(ài)因斯坦的頭部雕塑

 �。╝)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。

3.jpg

熔融石英激光打印的孔子雕塑

 �。╝)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。

4.jpg

采用熔融石英激光打印的空氣渦輪機

 �。╝)整個(gè)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(fēng)扇、驅動(dòng)齒輪--(G3)和兩個(gè)驅動(dòng)齒輪(G1和G2)。G1和G2中的每一個(gè)都與凸輪連接。(c)數碼相機拍攝的渦輪機的圖像。風(fēng)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(gè)凸輪的初始位置指向左側,如兩個(gè)箭頭所示;(e)由于注入的氣流,兩個(gè)凸輪都順時(shí)針旋轉90°。

  用玻璃制造越來(lái)越受到關(guān)注,從實(shí)驗到藝術(shù)品,到金屬玻璃,再到碳水化合物玻璃……這只是宏觀(guān)對象將這些研究提升到了一個(gè)新的復雜程度的幾個(gè)例子。

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