Ученые из Университета штата Вашингтон и Университета штата Огайо создали доступный и простой метод изготовления специальных линз, позволяющий производителям отказаться от дорогих форм для оптики.
Лэй Ли, доцент Школы машиностроения и материаловедения, вместе с аспирантом Моджтаба Фалахати разработали жидкую форму из капелек, которую можно манипулировать с помощью магнитов для создания линз разной формы и размера.
Качественные линзы все чаще применяются в камерех, автомобилях с автоматическим управлением и большинстве роботов. Традиционные способы их изготовления — формовка и литье — нуждаются в сложных и дорогостоящих металлических формах. Поэтому производители в основном ограничиваются массовым производством одного вида линз.
Ли заметил: «Формы обработаны с высокой точностью, поэтому изготовление затруднительно. При изготовлении небольшого количества продукции нецелесообразно создавать пресс-форму».
Учёные хорошо знали о сложности поиска линз во время разработки компактного мобильного устройства для анализа образцов.
Сначала попытались изготовить собственные линзы с помощью 3-Д печати, но добиться контроля формы линз оказалось сложно. Потом возникла идея использовать магниты… поверхностное натяжениеЖидкости для формирования порошкообразных конструкций.
В капли жидкости разместили крошечные частицы магнитного железа и построили устройство, округляющее капли магнитами. После этого каплю… пластиковымМатериалом служит жидкость, используемая в линзах. При воздействии магнитного поля капля приобретает форму конической линзы, становясь формой для материала пластиковой линзы. После затвердевания пластик имеет те же оптические свойства и качество изображения, что и купленный объектив. Капля жидкости сохраняется отдельно и может быть использована повторно.
Изменяя положение магнитов, получают разное магнитное поле, форму матрицы и размеры создаваемой линзы. Ученые применяли также капли различного диаметра для формирования линз разных величин.
«Внедряя концепцию межфазного натяжения в оптику с помощью новой управляемой жидкой формы, удалось внести инновации», — отметил Ли. «Новый процесс позволяет регулировать форму магнитной капли и изготавливать линзы без необходимости производства дорогостоящих форм».