Forskare från Tammerfors universitet och Aalto-universitetet har utvecklat optiska fibrer från metylcellulosa, ett vanligt använt cellulosaderivat. Fyndet öppnar nya vägar för kortdistansoptiska fibrer med hållbar och miljövänlig fiberbearbetning. Fyndet publicerades i tidskriften Små .

De toppmoderna optiska kiselglasfibrerna kan bära ljussignaler över tiotals kilometer med mycket låga optiska förluster och tillhandahålla kommunikationsnätverk med hög kapacitet. Dock, deras sprödhet, låg töjbarhet och energiintensivitet gör dem mindre lämpliga för lokala kortdistansapplikationer och enheter som bilar, digitala hushållsapparater, tyger, laserkirurgi, endoskopi och implanterbara enheter baserade på optiska fibrer. Den hållbara lösningen på dessa kan hittas inom biopolymerbaserade optiska fibrer.

"Den breda tillgången på cellulosaråvaror ger ett utmärkt tillfälle att reda ut den dolda potentialen hos förnybara material för praktiska tillämpningar genom hållbara fiberbearbetningsvägar, " säger docent Nonappa, vars forskargrupp vid Tammerfors universitet utvecklar biopolymerbaserade optiska fibrer för kortdistansapplikationer.

Konventionellt, de optiska fibrerna av polymer eller plast används för korta avstånd, men deras bearbetning kan innebära relativt höga temperaturer och användning av farlig kemisk behandling.

"Genom att använda metylcellulosahydrogel, vi har visat att optiska fibrer kan framställas vid rumstemperatur med en enkel extruderingsmetod utan några kemiska tvärbindare. De resulterande fibrerna är mycket transparenta, mekaniskt robust, flexibel och visar låg optisk förlust, " konstaterar Nonappa.

Biopolymerbaserade optiska fibrer lämpliga för multifunktionella sensorer

Förutom ren ljussignalöverföring, de optiska metylcellulosafibrerna kan lätt modifieras och funktionaliseras.

"Hydrogelmatrisen tillåter enkel tillsats av olika molekyler och nanopartiklar utan att kompromissa med fibrernas mekaniska egenskaper eller ljusutbredningsförmåga, vilket gör dem lämpliga för multifunktionella sensorer, säger doktorandforskaren Ville Hynninen, tidningens första författare.

Till exempel, som innehåller en extremt låg massfraktion av proteinbelagda guldnanokluster producerade självlysande optiska fibrer, och fungerade också som en fiberbaserad giftig metalljonsensor.

Övergripande, de presenterade resultaten och överflödet av cellulosaderivat och råmaterial uppmuntrar ytterligare forskning och optimering av cellulosahärledda optiska komponenter och enheter.

"Luminescent Gold Nanocluster-Methylcellulosa Composite Optical Fibres with Low Attenuation Coefficient and High Photostability" publicerades i Små .