2020年11月30日，劳伦斯•利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员使用多材料3D打印技术开发了定制化的梯度折射率玻璃光学器件，该研究成果使先进军事专用眼镜和虚拟现实眼镜的制造成为可能。该技术具有在平板玻璃组件中实现各种常规和非常规光学特性的潜力，从而扩大了环境稳定玻璃材料性能的多样性。
该团队使用3D打印的墨水直写技术，通过控制在线混合在一起的两种不同玻璃糊或“油墨”的比例，在材料成分中实现了梯度的调整。在完成了不同成分的光学预成型件的制作后，科学家将其密实化为玻璃。他们说，这种材料可以使用常规的光学抛光方法完成。
图1. 定制梯度折射率（GRIN）光学器件的未来自动化生产过程的艺术性渲染，展示了定制化的光学预制件的多材料3D打印，通过热处理转换为玻璃，然后抛光和检测最终光学器件的折射率梯度。
主要的研究人员Rebecca Dylla-Spears说：“一旦将其转换为玻璃，材料成分的变化就会导致折射率的变化。”
增材制造在控制结构和成分方面均具有某些优势。梯度折射率（GRIN）光学器件提供了传统成品光学器件的替代方案，因为它们在材料成分中包含空间梯度，从而提供了材料折射率的梯度，从而改变了光在介质中的传播方式。
能够在空间上控制材料成分和光学功能的功能使单个光学元件具有多种功能，如聚焦和光学像差的校正。另外，具有弯曲表面和梯度折射率的光学器件具有减小光学系统的尺寸和重量的潜力。
“这是我们第一次通过3D打印将两种不同的玻璃材料结合在一起，并展示了它们作为光学元件的功能。尽管已针对GRIN进行了演示，但该方法也可以用于定制其他材料或光学特性。” Dylla-Spears说。
该研究发表在《Science Advances》上。
