從3D打印的預(yù)成型坯中拉出的單模和多模石英光纖

在最近發(fā)布的“從3D打印的預(yù)成型坯中拉制的二氧化硅光纖”中，作者創(chuàng)建了單模和多模光纖，這些光纖可用于為一系列網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和零件，可能與電信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)有關(guān)。

這組作者說(shuō)，石英光纖是“3D打印光纖的圣杯”，這是由于其無(wú)處不在的性質(zhì)和低損耗水平所致。實(shí)際上，研究人員指出，沒(méi)有其他選擇可以競(jìng)爭(zhēng)。在這項(xiàng)研究中，研究人員研究了通過(guò)3D打印和熱處理工藝制造二氧化硅預(yù)成型坯的過(guò)程，考慮到它需要超過(guò)T = 1900℃的溫度，這是一項(xiàng)不小的壯舉。為了避免這個(gè)問(wèn)題，研究人員嘗試通過(guò)DLP印刷使用熔點(diǎn)較低的聚合物（一種混合的聚合物-玻璃混合物）。此過(guò)程涉及的步驟包括：

• 光固化樹(shù)脂制備
• 瓶胚的3D打印
• 核心制造
• 熱脫脂
• 最終纖維拉絲
  

使用3D打印制造階躍折射率二氧化硅光纖
研究人員用DLP打印機(jī)聚合了混合樹(shù)脂，然后繼續(xù)制造任意結(jié)構(gòu)。他們使用Inventor CAD設(shè)計(jì)了瓶坯，然后將其進(jìn)行3D打印，并用紫外線固化。脫脂后，研究人員將預(yù)成型坯放入石英管中進(jìn)行支撐，并以較低的拉伸溫度除去水、空氣和殘留的聚合物。

研究人員指出：“隨著溫度逐漸升高，聚合物被燒蝕，留下二氧化硅納米顆粒，后者彼此靠近，導(dǎo)致瓶坯收縮�！薄霸诟�高的溫度下燒結(jié)會(huì)使它們?nèi)诤显谝黄稹！?br />

折射率差曲線

用光學(xué)顯微鏡檢查了光纖的質(zhì)量展示3D打印單模和多模的橫截面

a）損耗測(cè)量的實(shí)驗(yàn)配置b）3D打印多模的損耗譜

最小和最大日食直徑的纖維均顯示出更高的均勻張力。如果“損失增加”，則表明存在界面散射的可能性，而水的“貢獻(xiàn)很大”，這意味著氣泡可能會(huì)滯留被困的水。研究人員認(rèn)為，可以通過(guò)使用以下方法解決此問(wèn)題：

• 高純度、干燥的起始化學(xué)品
• 燒結(jié)和脫脂
• 卸下石英外管
  

“總而言之，盡管仍有相當(dāng)大的空間可以改善這種光纖的傳輸性能，但第一單模和多模二氧化硅光纖已從3D打印的預(yù)成型坯中拉制而成。研究人員總結(jié)說(shuō)：“這相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，表明增材制造將破壞光纖的制造�！�

“與傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型，基于車(chē)床的方法不同，設(shè)計(jì)和制造不受中央紡絲或精細(xì)堆疊的預(yù)成型坯的限制，從而可以制造諸如改進(jìn)的多芯和復(fù)雜光纖（例如優(yōu)化的菲涅耳纖維）之類(lèi)的配置。更廣泛地說(shuō)，可以制造出艱難的復(fù)雜圖案、多芯、多尺寸和異形纖維，而這是其他不可能的。這項(xiàng)工作以原始的聚合物版本為基礎(chǔ)，標(biāo)志著纖維制造和應(yīng)用的新時(shí)代令人興奮。

3D打印是一項(xiàng)非常圍繞材料使用的技術(shù)，從硅酸鹽骨支架到使用有機(jī)硅和環(huán)氧樹(shù)脂、復(fù)合材料等進(jìn)行打印。