I en studie som nyligen publicerades i ACS Applied Polymer Materials, forskare från University of Tsukuba syntetiserade en infraröd-sändande polymer – baserad på låg kostnad, allmänt tillgängliga material - som behåller sin form efter sträckning. Egenskaperna hos denna polymer är mycket applicerbara för framställning av billigare mörkerseende linser som behåller fokus medan avbildning på varierande avstånd.

Kameror som fungerar i mörker är vanliga inom många områden, inklusive militären, säkerhet, brandbekämpning, och spårning av vilda djur. Dock, infraröda mörkerseende linser är vanligtvis dyra, och kamerabilderna tenderar att se platt ut. Följaktligen, det finns ett behov av linser baserade på allmänt tillgängliga, billiga material som är användbara för mer realistisk vision i tre dimensioner.

Forskarnas polymer är baserad på svavel och föreningar som härrör från alger och växter. Polymeren är lätt att framställa med en kemisk process som kallas omvänd vulkanisering:blanda helt enkelt samman de ingående föreningarna och rör om under uppvärmning. Som ett första steg, forskarna designade en polymer som är elastisk, dvs. återgår till sin ursprungliga form – efter att upprepade gånger sträckts ut med 20 %.

"Omvänd vulkanisering är en idealisk syntetisk metod för våra polymerer, " förklarar huvudförfattaren professor Junpei Kuwabara. "Squalene och andra långa omättade kolväten hjälper till att optimera tvärbindningsstrukturen och ger polymererna en önskvärd elasticitet."

Nästa, forskarna behövde avgöra om linser konstruerade av deras polymerer är åtminstone delvis transparenta för infrarött ljus, för nattbilder. Linskonstruktionen var enkel:häll helt enkelt polymeren i en linsformad silikonform och värm i några timmar. Även en 3,3 millimeter tjock lins överförde 10 % av det inkommande infraröda ljuset.

"Linserna har två våglängdsområden som är infrarödtransparenta, " säger seniorförfattaren professor Takaki Kanbara. "Ingen lins är helt genomskinlig; 10 % transmission är ett utmärkt värde för dessa material."

Vidare, forskarna bekräftade att polymeren har egenskaper med variabel fokus. Genom att projicera en bild genom linsen, och övervaka den resulterande bilden som kom igenom medan linsen förlängdes, mycket av den överförda bilden förblev i fokus.

"Linsen behöll 54 % av fokusvariationen, som är tillräckligt för praktiskt bruk, " förklarar Dr. Takashi Fukuda, senior forskare, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). "Linsen behöll också sin fulla initiala fokus efter att ha krympt tillbaka till sin ursprungliga form."

Tillverkning av konventionella infraröda mörkerseende linser, på ett sätt som tillåter användare att enkelt ändra fokus från en position till en annan, är vanligtvis svårt. Utan kapacitet för variabel fokus, detaljer som är relevanta för brotts- eller forskningsutredningar, till exempel, kan gå förlorad. Forskarna i den här studien övervinner nuvarande begränsningar för linsdesign genom att använda billiga, hållbara material, och tillverkningsprocedurer som alla forskare kan utföra i sitt laboratorium. Utveckling av nya material inom detta område kan gynna en rad sektorer, inklusive räddningspersonal och miljöforskare.