研究人員已經開發出一種使用3-D打印的方法，可以將預制棒拉制成石英玻璃光纖，從而構成全球電信網絡的骨干。這種新的制造方法不僅可以簡化這些纖維的生產，而且還可以實現以前不可能的設計和應用。

悉尼科技大學研究團隊的約翰·坎寧(John Canning)解釋說：“制造石英光纖涉及在車床上旋轉管子的勞動密集型過程，這要求將一根或多根光纖的纖芯精確居中。” “通過增材制造，無需將纖維的幾何形狀居中。??這消除了纖維設計的最大限制之一，并大大降低了纖維制造的成本。”

在光學協會(OSA)的《光學快報》雜志上，坎寧的研究小組與悉尼新南威爾士大學的彭剛鼎的研究小組合作，報道了第一批從3D打印預成型坯中提取的石英玻璃纖維。

Canning說：“諸如3D打印之類的增材制造方法非常適合改變纖維設計和用途的整個方法。” “例如，這可能會拓寬光纖傳感器的應用范圍，就使用壽命，校準和維護而言，光纖傳感器的性能遠遠超過電子同類產品，但由于其昂貴的制造工藝而并未得到廣泛部署。”

將聚合物3-D打印轉換為玻璃

這項新的成就是建立在早期的工作基礎之上的，在該工作中，研究人員使用一種聚合物材料來演示從3-D打印的預成型坯中提取的第一根纖維。由于對材料的巨大挑戰，包括3-D印刷玻璃需要的高溫(超過1900攝氏度)，將這種方法應用于二氧化硅已證明具有挑戰性。

坎寧說：“由于材料和納米顆粒整合的新穎結合，我們證明了3D打印二氧化硅預成型坯的可能性。” “我們希望這一進展將帶來一系列活動，包括其他增材制造方法，以加速這一領域的發展。”

在這項新工作中，研究人員使用了市售的直射式3D打印機。這種類型的增材制造極為精確，通常用于通過使用數字投光器聚合光反應性單體來創建聚合物物體。為了制造二氧化硅物體，研究人員將二氧化硅納米粒子的添加量按重量計占50%或更高。他們設計了一個3D打印的圓柱形物體，其中包含一個用于孔的孔。然后，他們將聚合物和納米顆粒的類似混合物插入孔中，這次將鍺硅酸鹽添加到二氧化硅納米顆粒中以產生更高的折射率。以這種方式，可以整合多種摻雜劑。

接下來，研究人員使用了一個獨特的加熱步驟，稱為脫脂，以除去聚合物，僅留下二氧化硅納米顆粒，它們通過分子間作用力保持在一起。最終，升高溫度進一步將納米顆粒融合成固體結構，該固體結構可以插入拉絲塔中，在拉絲塔中對其進行加熱和牽拉以形成光纖。

研究人員使用他們的新技術來制造與標準鍺硅酸鹽纖維相當的預成型坯，根據拉伸條件，該預制坯可用于制造多模或單模纖維。盡管他們確實在最初制造的光纖中觀察到了很高的光損耗，但是自那以后，他們已經確定了造成這些損耗的原因，并正在努力解決這些問題。

坎寧說：“這項新技術出奇地出色，可以應用于一系列玻璃材料加工中，以改善其他類型的光學組件。” “通過進一步改進以限制光損失，這種新方法可能會取代傳統的基于車床的二氧化硅光纖制造方法。這不僅可以減少制造和材料成本，而且還可以減少培訓和危害，因此可以降低人工成本。”

研究人員有興趣與一家主流的商業纖維制造公司合作，以改進該技術并使之商業化。他們還計劃探索通過針對不同應用進行優化來加快3-D打印的其他方法。