Doktorand Mojtaba Falahati håller i en hemmagjord lins. Kredit:WSU
Forskare från Washington State University och Ohio State University har utvecklat en billig kostnad, enkelt sätt att göra anpassade linser som kan hjälpa tillverkare att undvika de dyra formarna som krävs för optisk tillverkning.
Leds av Lei Li, biträdande professor vid School of Mechanical and Materials Engineering, och doktorand, Mojtaba Falahati, forskarna utvecklade en flytande form från droppar som de kan manipulera med magneter för att skapa linser i olika former och storlekar. Deras arbete finns på omslaget till tidningen, Bokstäver i tillämpad fysik .
Högkvalitativa linser används alltmer i allt från kameror, till självkörande bilar, och i stort sett all robotik, men de traditionella gjut- och gjutprocesserna som används vid tillverkningen kräver sofistikerade och dyra metallformar. Så, tillverkare är mestadels begränsade till att massproducera ett slags objektiv.
"Formarna är exakt färdiga och svåra att göra, "sa Li." Det lönar sig inte att göra en form för produktion med låg volym. "
Forskarna stötte på problemet när de letade efter linser för sitt arbete med att utveckla en bärbar laboratorieläsare på en telefon.
De försökte först göra egna linser med 3D-utskrift men fann det svårt att kontrollera linsformen. De kom sedan på idén att använda magneter och vätskans ytspänning för att bokstavligen skapa fritt flödande formar.
Lei Li (vänster), assisterande professor, och doktorand Mojtaba Falahati. Kredit:WSU
De placerade små, magnetiska järnpartiklar till flytande droppar och byggde en anordning för att omge dropparna med magneter. De hällde sedan plastmaterialet som användes i linser över droppen. När de applicerade ett magnetfält, droppen fick en konisk linsform – vilket skapade en form för plastlinsmaterialet. När de väl härdat plasten, den stelnade och hade samma optiska egenskaper och bildkvalitet som en kommersiellt köpt lins. Vätskedroppen förblir separat och kan återanvändas.
Magneterna kan flyttas för att ändra magnetfältet, formen på formen, och den resulterande linsen. Forskarna använde också större eller mindre droppar för att skapa linser av varierande storlek.
"Vi förde begreppet gränssnittsspänning till optikområdet genom att introducera en innovativ, kontrollerbar flytande form, ", sa Li. "Denna nya process gjorde det möjligt för oss att reglera formen på en magnetisk droppe och att skapa linser utan att behöva tillverka dyra formar."
