美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家及其学术合作者已经展示了通过3D打印合成透明玻璃。这一发展可能*终导致改变激光器和其他包含光学元件器件的设计和结构。该合成过程在发表于《先进材料》的论文中有详细介绍。
其他研究机构已经表明玻璃的3D印刷是可能的，然而先前的演示涉及通过加热印刷头挤出熔融玻璃丝，或者使用激光来选择性地熔融和熔化玻璃粉末。LLNL的做法不依赖于印刷熔融玻璃，而是研制了由玻璃颗粒的浓缩悬浮液形成的定制油墨，其流动性高度可控，因此可以在室温下印刷。然后将印刷的元件进行合理设计的热处理，使其致密化并消除印刷过程的痕迹。*后，将处理后的元件进行光学质量抛光。研究人员表示，该方法提高了光学元件实现光学均匀性的可能性。
LLNL材料工程师杜阮毅先生说：“为了印刷高品质的光学元件，不应该看到任何毛孔和线条，它们必须是透明的。”在找到合适的材料组分之前，他们试验了大量的材料混合物。“当我们得到一个普通的配方，我们可以调整它，使材料可以在印刷过程中相融合。大多数其他印刷玻璃的方法是首先融化玻璃，然后冷却下来，这可能会有残余应力导致开裂，而我们在室温下打印，不存在这个问题。”
LLNL的方法使用通过直接墨水书写过程挤出二氧化硅颗粒的浆料。印刷出的产品不透明，但干燥和热处理后变得透明。研究人员说，与使用熔融玻璃的3D打印不同，该方法在打印期间不需要高温，从而可实现更高的分辨率。
Nguyen说：“抛光复杂的或非球面的镜片是相当劳动密集型的，需要很多的技能，但抛光平面更容易。通过控制印刷组件的折射率，可以改变光线的弯曲度，从而使可以抛光的镜面平坦化。”
研究人员说，他们不是替代传统的光学器件，而是探索目前市场上不存在的化学成分梯度的新应用。设计新颖的光学元件替代现成的光学元件可以减小光学系统的尺寸，重量或成本。
研究人员说，该研究可以扩大光学工程师的设计空间，也可能产生光学器件之外的应用，包括具有复杂且先前无法获得的玻璃微流体器件。由于具有光学透明性、耐化学腐蚀性、机械性能以及具有调整其表面化学性能和官能度的能力，玻璃是微流体学的一种珍贵材料。然而，玻璃难以加工和蚀刻以实现几何形状复杂的微流体装置。玻璃的3D打印可能会改变这一现状，研究团队还展示了简单的微流控网络的3D打印。现在该研究团队已经证明印刷透明玻璃是可能的，研究人员正在通过改变玻璃的组成，实现制作高品质光学和渐变折射率透镜。下一个需要克服的障碍是渐变折射率（GRIN）光学元件，这将需要对过程进行更多的熟悉和控制。
