Fem år sedan, när materialforskaren Jeffrey Pyun vid University of Arizona presenterade sin första generation av orangefärgade plastlinser för optikforskaren Robert Norwood, han svarade, "Det här är inte 60-talet. Ingen vill ha orange glasögon, man."

Under åren sedan, ett team ledd av Puyn har förfinat materialet och skapat nästa generations linser. Plasten, en svavelbaserad polymer smidd från avfall som genereras genom raffinering av fossila bränslen, är otroligt användbar för linser, fönster och andra enheter som kräver överföring av infrarött ljus, eller IR, vilket gör värmen synlig.

"IR-bildteknik används redan i stor utsträckning för militära tillämpningar som mörkerseende och värmesökande missiler, sade Pyun, en professor vid institutionen för kemi och biokemi som leder labbet som utvecklat polymeren. "Men för konsumenter och transportsektorn, kostnaden begränsar produktion av denna teknik i hög volym."

Det nya linsmaterialet kan göra IR-kameror och sensorenheter mer tillgängliga för konsumenter, enligt Norwood, professor vid James C. Wyant College of Optical Sciences. Potentiella konsumenttillämpningar inkluderar ekonomiska autonoma fordon och värmebilder i hemmet för säkerhet eller brandskydd.

De nya polymererna är starkare och mer temperaturbeständiga än den första generationens svavelplast som utvecklades 2014 och som var transparent till mitten av IR-våglängder. De nya linserna är genomskinliga för ett bredare spektralfönster, sträcker sig in i den långvågiga IR, och är mycket billigare än den nuvarande industristandarden för metallbaserade linser gjorda av germanium, en dyr, tung, sällsynt och giftigt material.

På grund av germaniums många nackdelar, Tristan Kleine, en doktorand i Puyns labb och första författare på tidningen, identifierat en svavelbaserad plast som ett attraktivt alternativ. Dock, möjligheten att göra IR-transparent plast är en knepig affär.

De komponenter som ger upphov till användbara optiska egenskaper, såsom svavel-svavelbindningar, äventyra materialets styrka och temperaturbeständighet. Dessutom, införandet av ytterligare organiska molekyler för att ge materialets styrka resulterade i minskad transparens, eftersom nästan alla organiska molekyler absorberar IR-ljus, sa Kleine.

För att övervinna utmaningen, Kleine – i samarbete med kemistudenten Meghan Talbot och kemi- och biokemiprofessor Dennis Lichtenberger – använde beräkningssimuleringar för att designa organiska molekyler som inte var IR-absorberande och förutspådde genomskinlighet av kandidatmaterial.

"Det kunde ha tagit år att testa dessa material i laboratoriet, men vi kunde avsevärt påskynda ny materialdesign med denna metod, sa Kleine.

Germanium kräver temperaturer högre än 1, 700 grader Fahrenheit för att smälta och forma, men på grund av dess kemiska sammansättning, svavelpolymerlinserna kan formas vid en mycket lägre temperatur.

"En stor fördel med dessa nya svavelbaserade plaster är förmågan att lätt bearbeta dessa material vid mycket lägre temperaturer än germanium till användbara optiska element för kameror eller sensorer, samtidigt som de bibehåller goda termomekaniska egenskaper för att förhindra sprickor eller repor, " sade Pyun. "Det här nya materialet har just kontrollerat så många rutor som vi inte kunde tidigare."

"Dess tillförlitlighet är i huvudsak likvärdig med optiska polymerer som rutinmässigt används för glasögon, " tillade Norwood.

Teamet samarbetar med Tech Launch Arizona för att översätta forskningen till en hållbar teknik.

"Människor lyser upp som en julgran i IR, " sa Pyun. "Så, när vi tänker på Internet of Things och människa-maskin-gränssnitt, användningen av IR-sensorer kommer att bli ett riktigt viktigt sätt att upptäcka mänskligt beteende och aktivitet."

Forskare från University of Delaware och Seoul National University bidrog också till uppsatsen, som publicerades idag i tidskriften Angewandte Chemie .