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3D 打印大大降低玻璃光纤预制棒成本

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简介据了解,近期新开发出的一种用于3D打印玻璃光纤预制棒的方法可以大大降低光缆的制造成本。该方法由澳大利亚悉尼科技大学的研究人员开发,他们的研究工作论文发表在最近的《O

据了解,近期新开发出的一种用于3D打印玻璃光纤预制棒的方法可以大大降低光缆的制造成本。该方法由澳大利亚悉尼科技大学的研究人员开发,他们的研究工作论文发表在最近的《Optics Letters》(光学快报)杂志上。据了解,他们的新3D打印工艺可以大大降低制造玻璃光纤的成本——这不仅会降低昂贵的电信网络光纤电缆的制造成本,还会导致新的设计和应用出现。

研究团队的负责人John Canning说,当前的制造工艺需要在车床上将纤芯精确对准中心旋转管子的中心,这是十分费力的。而新工艺放宽了一些几何要求,这是工艺中最复杂的部分之一。John Canning说:“有了增材制造技术,就不必将光纤的几何形状居中了。这消除了光纤设计的最大限制之一,并大大降低了光纤制造成本。”

研究人员使用一种称为直接光投射(DLP)的3D打印方法来制作二氧化硅纤维预制棒

工艺的产生

研究人员表示,他们的发明得益于较早的研究,他们使用3D打印的预成型件中的聚合物材料制造了纤维。以前,在这种类型的打印工艺中使用二氧化硅是一项巨大的挑战,因为打印玻璃需要超过1900摄氏度的高温。

John Canning说:“得益于材料和纳米粒子集成的新颖结合,我们证明了3D打印二氧化硅预成型坯的可能性。”为了制造石英玻璃,John Canning和他的团队使用了通常用于制造聚合物物体的DLP 3D打印机。对于这种制造,打印机使用数字投光器来聚合光反应性单体。

创建二氧化硅物体需要修改工艺以及所使用的材料。在材料方面,研究人员将二氧化硅纳米粒子的添加量按重量计占50%或更高。然后,他们设计了3D打印的圆柱形物体,其中包含一个用于核的孔,并将聚合物和纳米颗粒的材料混合物插入该孔中。但是,这次他们改变了配方,在二氧化硅纳米颗粒中添加了锗硅酸盐。研究人员说,这产生了更高的折射率,从而可以整合各种掺杂剂。

工艺的下一步需要一个称为脱脂的独特加热过程,该过程将从材料混合物中除去聚合物,仅留下被分子间力结合的二氧化硅纳米颗粒。最后,通过进一步升高温度,研究人员将纳米颗粒融合成一个固体结构,该结构可以插入拉丝塔中,在那里它们再次被加热并拉动物体以制造光纤。

工艺的商业化

John Canning说:“为了验证工艺,研究人员制造了相当于标准锗硅酸盐纤维的预成型坯,可用于制造多模或单模光纤。”要承认的是,当他们在打印的第一根光纤中观察到很高的光损耗时,他们的工作确实受到了限制。但是,John Canning说,他们此后已经确定了这个问题,并正在努力解决。

他在一份新闻声明中说:“通过进一步改进以限制光损失,这种新方法有可能取代传统的基于车床的二氧化硅光纤制造方法。”John Canning说,用这种工艺代替目前的制造工艺可以降低整体成本,不仅可以降低制造和材料成本,还可以降低人工成本,因为这还可以减少培训和生产工人面临的危险因素。

该团队目前正在寻求与一家主流商业光纤制造公司合作,以改善该技术并使之商业化。研究人员还希望加速该领域的研究并推动新的制造方法。