На 3D-принтере впервые напечатали оптические стекла

Ученым удалось с помощью 3D-принтера создать стекла, пригодные для оптических приборов. Авторы технологии утверждают, что получившиеся приборы соответствуют по параметрам доступным сегодня на рынке стеклам, полученным традиционным способом, но потенциал у технологии намного выше, чем у ее альтернатив. Результаты изложены в журнале Advanced Materials Technologies.

Во многих областях науки, технологий и медицины нужны стекла, зеркала и линзы оптического качества, то есть вносящие пренебрежимо слабые искажения в свет оптического диапазона. Чтобы достичь таких параметров, нужно, чтобы форма поверхности стекла выдерживалась с точностью не хуже длины волны, а распределение показателя преломления внутри тела было однородным. При 3D-печати вещество предварительно расплавляется, а так как преломление стекла зависит от процесса охлаждения, то достигать необходимых характеристик в таком случае довольно сложно.

В новой работе ученые предлагают печатать деталь из специального пастообразного материала, а затем нагревать его целиком, превращая в стекло с однородным показателем преломления. «Напечатанные из плавленого стекла детали часто содержат текстуры — следы процесса создания, которые сохраняются в объеме вещества даже при полировке поверхности, — говорит руководитель коллектива авторов Ребекка Дилла-Спирс из Ливерморской национальной лаборатории в США. — Наш подход позволяет получить однородное преломление, необходимое в оптике».

В работе исследователи использовали разработанные в самой Лаборатории смеси для печати изделий кварцевым или кварцево-титановым стеклом. В результате они смогли контролировать оптические, термические и механические свойства конечного предмета. В работе говорится о печати первых образцов относительно простых деталей, но разработанным методом можно создавать и намного более сложные изделия, в том числе с таким переменным составом и такой геометрической формы, которые недостижимы для альтернативных методов. В частности, можно создавать градиентные линзы — цилиндрические стекла, которые будут преломлять свет за счет переменного показателя преломления в объеме вещества, а не за счет различной длины пути в стекле, как в обычных линзах. Это позволяет сильно упростить полировку, так как плоскую поверхность выровнять намного проще, чем изогнутую.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.