研究人員已經開發出一種基於雷射的新工藝，用於3D列印玻璃製成的複雜部件。隨著進一步的發展，這種新方法可以用於製造視覺、成像、照明或基於雷射的複雜光學器件。大多數3D列印工藝都是逐層建立一個物體，來自法國菲涅爾研究所和馬賽中央學院的研究小組開發的新工藝通過使用雷射束將液體前體轉化或聚合成固體玻璃，避免了這些工藝的局限性。利用這種方法，他們創建了各種二氧化矽玻璃物體，如自行車和艾菲爾鐵塔的微型模型，沒有任何孔隙或裂縫。
3D列印方法基於多光子聚合，它確保了聚合（將液體單體分子連接在一起成為固體聚合物的過程）只在精確的雷射焦點處發生。它可以直接製造尺寸從幾微米到幾十釐米的三維零件，其解析度理論上只受限於用於雷射束成形的光學器件。玻璃是用於製造光學器件的主要材料之一，新工藝有朝一日可以讓科學家們3D列印他們所需要的光學元件。
雖然可以使用多光子聚合來避免逐層列印的方法，但3D列印玻璃物體需要一種在初始液態階段和聚合後在雷射波長下都是透明的材料。它還必須以雷射波長的一半吸收雷射，以啟動多光子聚合過程。
為了實現這一目標，研究人員使用了一種含有吸收雷射的光化學引發劑、樹脂和高濃度二氧化矽納米顆粒的混合物。除了能很好地與雷射配合，這種混合物的高粘度還能讓3D部件成型，而不會出現變形問題，也不會在3D列印過程中需要支撐物來保持物體的位置。
在驗證了使用二氧化矽納米顆粒混合物可以創建一個固體物體後，研究人員使用他們的3-D列印方法來創建具有複雜形狀的物體。他們還應用了一種將聚合部件轉化為玻璃的工藝。研究人員正在努力使這項技術更加實用，並通過試驗使用更便宜的雷射源等方式降低成本。他們還希望優化工藝，提高表面質量以降低粗糙度。
論文標題為《3D-printing of silica glass through multiphoton polymerization process》，發表在《Optics Letters》雜誌上。