一组来自中国的研究人员在他们最新的研究中将宏观和微观混合在一起，旨在扩大玻璃3D打印的范围。在论文《基于微尺寸分辨率的玻璃物体的3D激光打印》中，作者解释了他们如何以微尺度分辨率在玻璃中创建宏观尺度的3D物体--如果获得成功，这是迄今为止，飞秒激光诱导化学蚀刻（FLICE）的二十年研究和努力都尚未实现过的。
研究人员能够以高达~3.8 cm的高度3D打印宏观玻璃物体，并具有20μm的分布均衡（即横向与纵向）的空间分辨率。研究人员表示：“通过在超快激光脉冲与熔融石英的相互作用中揭示未探索状态，实现了激光脉冲在熔融石英内部的无像差聚焦。”
他们首先将激光脉冲“松散地聚焦”到二氧化硅中，蚀刻多条线，组织成两个不同的X和Y方向栅格。
通过将皮秒激光脉冲松散地聚焦到熔融石英中来提供制造分辨率。（a）沿X和Y方向在熔融石英立方体内刻线的示意图。沿（b）Y和（c）X方向写入的线的横截面光学显微照片。（d）通过化学蚀刻（c）的最后一列中的内切样品而产生的中空通道的横截面显微照片。
研究小组指出，它们的横截面呈现出一个几乎完全圆形的形状。这些线对扫描速度、焦点位置深度、激光写入方向都不敏感。
作者解释道：“不同的是，随着扫描速度的增加，在显微镜下以反射模式捕获的横截面中的颜色变得更亮，这表明随着扫描速度的增加、照射剂量的减少，熔融石英会产生较弱的改性。”
在消除熔融石英中的纳米颗粒后，他们可以通过担心将写入激光束“实时”偏振的方式进行3D打印。作者说，这使他们能够简单地在打印系统中进行光束引导，使整个过程更简单与强大。
在下面的图片中，你可以更好地理解他们的研究成果中的成功之处，因为作者创建了一个爱因斯坦的头像，所有的“精细特征”都是可见的--甚至是眼睑。
“这证明整个雕塑的打印品从上到下都有着很好的打印分辨率。”作者说。
孔子的雕像也非常细致，表面光滑得令人印象深刻，虽然这可以通过后退火或激光抛光进一步改善。3D打印空气涡轮机包括在玻璃中的可移动部件，消除了对组装的任何需要。
用熔融石英激光打印的爱因斯坦的头部雕塑。（a）雕塑的模型；（b）雕塑的正面；（c）右侧；（d）背面；（e）左侧。（f）和（g）分别是（b）和（e）的放大图像，以突出脸部的细节。比例尺：5毫米。
熔融石英激光打印的孔子雕塑。（a）模型；（b）雕塑的正面；（c）左侧；（d）背面；（e）右侧。在（b），（c）和（d）的图像右侧的插图中分别显示了布料上的装饰图案、脸部右侧和他身后的左手的细节。
采用熔融石英激光打印的空气涡轮机。（a）整个空气涡轮机模型。标示出了空气喷射的入口和出口；（b）涡轮机的内部包括涡轮风扇、驱动齿轮--（G3）和两个驱动齿轮（G1和G2）。 G1和G2中的每一个都与凸轮连接。（c）数码相机拍摄的涡轮机的图像。风扇的空气方向和旋转方向，以及从顶视图的G1、G2和G3的旋转方向，如图上旋转箭头表示；（d）两个凸轮的初始位置指向左侧，如两个箭头所示；（e）由于注入的气流，两个凸轮都顺时针旋转90°。
“通过将2D振镜扫描仪与2D运动平台相结合，在不久的将来将可进一步提高打印效率。这种设计将允许高打印速度和大打印面积。基于松散聚焦皮秒激光脉冲与熔融石英相互作用的两个非常规特征（即深度无关的无像差聚焦和消除自组织纳米光谱）建立了新颖的3D玻璃打印技术。”研究人员总结道。
“令人感兴趣的效应背后的物理机制尚未得到澄清。我们强调在松散聚焦条件下，超快激光脉冲与透明介质的相互作用是一个很大程度上未探索状态，这将激发人们进一步研究的兴趣。玻璃中宏观物体的高分辨率3D打印有望在光子学、微流体和高精度力学领域产生影响。”
用玻璃制造越来越受到关注，从实验到艺术品，到金属玻璃，再到碳水化合物玻璃……这只是宏观对象将这些研究提升到了一个新的复杂程度的几个例子。
