從3D打印的預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，石英光纖是“3D打印光纖的圣杯”，這是由于其無處不在的性質(zhì)和低損耗水平所致。實際上，研究人員指出，沒有其他選擇可以競爭。在這項研究中，研究人員研究了通過3D打印和熱處理工藝制造二氧化硅預成型坯的過程，考慮到它需要超過T = 1900℃的溫度，這是一項不小的壯舉。為了避免這個問題，研究人員嘗試通過DLP印刷使用熔點較低的聚合物（一種混合的聚合物-玻璃混合物）。此過程涉及的步驟包括：

• 光固化樹脂制備
• 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打印機聚合了混合樹脂，然后繼續(xù)制造任意結(jié)構(gòu)。他們使用Inventor CAD設(shè)計了瓶坯，然后將其進行3D打印，并用紫外線固化。脫脂后，研究人員將預成型坯放入石英管中進行支撐，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，導致瓶坯收縮�！薄霸诟�高的溫度下燒結(jié)會使它們?nèi)诤显谝黄稹！?br />

折射率差曲線

用光學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）損耗測量的實驗配置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“貢獻很大”，這意味著氣泡可能會滯留被困的水。研究人員認為，可以通過使用以下方法解決此問題：

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

“總而言之，盡管仍有相當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打印的預成型坯中拉制而成。研究人員總結(jié)說：“這相對容易實現(xiàn)，表明增材制造將破壞光纖的制造。”

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

3D打印是一項非常圍繞材料使用的技術(shù)，從硅酸鹽骨支架到使用有機硅和環(huán)氧樹脂、復合材料等進行打印。