Этот новый метод 3D-печати халькогенидного стекла может привести к революционному прорыву в производстве инфракрасных оптических компонентов при их низкой стоимости.

Группа исследователей из Центра оптики Photonique et Laser (COPL) университета Лаваль (Квебек, QC, Канада) создал 3D-печатное халькогенидное стекло , материал, используемый для изготовления оптических компонентов, которые работают на средних инфракрасных длинах волн. Возможность 3D-печати этого стекла позволяет изготавливать сложные стеклянные компоненты и оптические волокна для новых типов недорогих датчиков, телекоммуникационных компонентов и биомедицинских устройств. В статье, которая описывает работу, руководитель исследовательской группы Патрик Ларош / Patrick Larochelle и его коллеги рассказали, как они модифицировали коммерчески доступный 3D-принтер для экструзии стекла. Метод основан на широко используемом методе моделирования плавленого осаждения, в котором пластиковая нить расплавляется, а затем экструдируется послойно для создания подробных 3D-объектов. "3D-печать оптических материалов проложит путь к новой эре проектирования и объединения материалов для производства фотонных компонентов и волокон будущего", - говорит Янник Ледеми / Yannick Ledemi, член исследовательской группы. "Этот новый метод потенциально может привести к прорыву в эффективном производстве инфракрасных оптических компонентов при низкой стоимости". Халькогенидное стекло размягчается при относительно низкой температуре по сравнению с другими стеклами. Признавая это, исследовательская группа увеличила максимальную температуру прессования коммерческого 3D-принтера с 260° до 330°C, чтобы обеспечить экструзию халькогенидного стекла. Они произвели стеклянные волокна халькогенида с размерами подобными коммерческим пластиковым нитям, используемым с принтером 3Д. Затем, принтер был запрограммирован на создание двух образцов со сложными формами и размерами. "Наш подход очень хорошо подходит для мягкого халькогенидного стекла, но альтернативные методы также изучаются для печати других типов стекла", - говорит Ледеми. "Это может позволить изготавливать компоненты из нескольких материалов. Стекло можно также комбинировать с полимерами, со специализированными электропроводящими или оптическими свойствами для создания многофункциональных устройств 3D-печати." 3D-печать также была бы полезна для изготовления волоконных преформ — куска стекла, который втягивается в волокно — со сложной геометрией или несколькими материалами или комбинацией обоих. После того, как дизайн и методы изготовления точно определены, 3D-печать может быть использована для недорогого производства больших объемов инфракрасных стеклянных компонентов или волоконных преформ. "3D-печатные компоненты на основе халькогенида были бы полезны для инфракрасного тепловизионного изображения для целей обороны и безопасности", - говорит Ледеми. "Они также позволят использовать датчики для мониторинга загрязняющих веществ, биомедицины и других применений, где для обнаружения и диагностики используется инфракрасная химическая сигнатура молекул". В настоящее время исследователи работают над улучшением конструкции принтера, для повышения его производительности и обеспечения возможности аддитивного производства сложных деталей или компонентов из халькогенидного стекла. Они также хотят добавить новые экструдеры для совместной печати с полимерами для разработки мультиматериальных компонентов. Исследование является частью проекта печати экзотических многоматериальных волокон (PROTEus), проводимого в рамках Международной ассоциированной лаборатории Lumière Matière Aquitaine Québec (LIA-LuMAQ). PROTEus объединяет исследователей из Канады и Франции для разработки новых способов использования аддитивного производства и прямых методов лазерной записи для объединения нескольких материалов для изготовления фотонных компонентов и устройств на основе волокон. Подробная информация о работе приведена в журнале Optical Materials Express .

Источник