来自美国劳伦斯·利弗莫尔国家试验室（LLNL）的多质打印钻研职员已经运用多种质料的3D打印技术建树了量身定制的突变折射率玻璃光学器件，可能制作出更好的料D璃技军事眼镜以及伪造事实护目镜。该钻研下场2020年11月18日宣告在<Science Advances>上。玻璃

　　▲定制GRIN光学器件的可用未来自动化破费历程的艺术性渲染，揭示了量身定制的于军光学预制件的多质料3D打印，经由热处置转换为玻璃，事眼术抛光以及魔难展现光学器件的镜及镜玻折射率梯度。图片源头：Jacob Long以及Brian Chavez

　　老例的护目镜片个别由平均组成的块状质料制成，而且光折射的多质打印操作由镜片的厚度以及概况曲率抉择。球面、料D璃技圆柱、玻璃非球面以及相似的可用镜片很简略经由成熟的制作措施来破费，好比基于抛光以及基于CNC（合计机数控）的于军精加工。此外，事眼术可能制作逍遥曲面光学器件，镜及镜玻其中搜罗不平移或者旋转对于称性的自界说重大曲率，但由于对于概况抛光精度的严厉要求，运用规模依然受到限度。

　　梯度折射率(Gradient refractive index,GRIN)光学器件提供了传统废品光学器件的替换妄想。GRIN光学器件搜罗质料成份的空间梯度，而空间梯度又提供了质料折射率的梯度，从而修正了光在介质中的转达方式。GRIN透镜可能具备平展的概况形态，但仍具备与等效老例透镜相同的光学功能。

　　由于眼镜片的睁开，GRIN光学器件已经存在于做作界中。在大少数物种中都可能找到例子，其中全部晶状体的折射率变更受妄想卵白（晶状体卵白）浓度变更的影响。在鱿鱼眼中，差距巨细的晶状卵白组成差距密度的凝胶。折射率的这种梯度与曲率相散漫，可能使镜片做作地抵偿球差。残缺在空间上操作质料成份的功能以及因此而来的光学功能为GRIN光学妄想提供了机缘。好比，可能将多个功能妄想到单个光学器件中，好比将聚焦与罕有光学像差（球形、彗形、像散等）的校对于相散漫。此外，已经表明，运用散漫概况曲率以及折射率梯度的光学器件具备减小光学零星的尺寸以及份量的后劲。

　　已经有多少个钻研团队证明了透明玻璃的3D打印。可是，大少数这些技术尚未证实具备梯度成份以及折射率的玻璃的多质料印刷。在该钻研中，钻研职员可能经由运用3D打印的直接墨水誊写（DIW）措施，自动操作将两种差距的玻璃糊或者“墨水”的比例直接混合在一起，从而调解质料成份的梯度。运用DIW制成成份差距的光学预成型件后，而后将其致密化为玻璃，并可能运用老例光学抛光妨碍精加工。

　　该钻研团队表明可能运用多质料DIW破费GRIN玻璃光学器件。该零星装备了一个有源微混合器，该混合器可能在线混合两种差距的墨水，从而可能对于具备成份梯度的生坯妨碍3D打印，而后将其并吞为具备定制的折射率空间扩散的玻璃光学器件。

　　▲图1.DIW法梯度折射率二氧化硅-二氧化钛玻璃的削减剂制作工艺。

　　（A)具备差距二氧化钛异化剂浓度的两种硅基油墨在微流体喷嘴中在自动剪切下混合。组成由两种油墨各自的流持久议。（B)对于3D打印的生坯妨碍热处置，以去除了所有有‘机’成份并致密化为玻璃，而后抛光平展。这幅图像中的粉红色是一种有‘机’染料削减到一种墨水中用于可视化的服从。（C)向石英玻璃中退出二氧化钛削减了折射率(41,42)；服从，3D印刷玻璃搜罗由组成梯度纪律的折射率的空间变更。份量%，份量%；ppm，百万分之一。（D)可能妄想以及破费种种形态、尺寸以及光学功能的GRIN玻璃光学器件。所有图像中的网格间距为1毫米。照片编号:Nikola Dudukovic，劳伦斯·利弗莫尔国家试验室。

　　由异化二氧化钛的石英玻璃制成的一系列抛光3D打印突变折射率透镜。网格正方形的每一侧均为1毫米。图片源头：劳伦斯·利弗莫尔国家试验室

　　经由操作两种墨水的相对于流速，可能将所需的浓度曲线编程到相关道路中。这种措施可能打印功能突变的多质料3D工具。

　　这项新技术可能在平板玻璃组件中实现种种老例以及非老例的光学功能（无概况曲率），从而在情景晃动的玻璃资料中提供了新的光学妄想多功能性。这项新技术还可能减轻光学零星的份量。好比，战士在沙场上运用的光学配置装备部署轻捷至关紧张。

　　“这是咱们经由3D打印将两种差距的玻璃质料散漫起来，并揭示了它们作为光学元件的功能。尽管已经针对于GRIN妨碍了演示，但该措施也可用于定制其余质料或者光学特色，”本钻研一作Dylla-Spears说。