Исследователи из Университета штата Вашингтон и Университета штата Огайо разработали недорогой и простой способ изготовления нестандартных линз, которые могли бы помочь производителям избежать дорогостоящих форм, необходимых для оптического производства.

Во главе с Лэй Ли, доцентом в Школе машиностроения и материаловедения, а также аспирантом, Моджтаба Фалахати, исследователи разработали жидкую форму из капелек, которой они могут манипулировать с помощью магнитов для создания линз различных форм и размеров. Их работы представлены на обложке журнала « Прикладная физика» .

Высококачественные линзы все чаще используются во всем, от камер до автомобилей с автоматическим управлением и практически во всех роботах, но традиционные процессы формования и литья, используемые при их изготовлении, требуют сложных и дорогих металлических форм. Таким образом, производители в основном ограничиваются массовым производством одного вида линз.

«Формы точно обработаны и их трудно изготовить», — сказал Ли. «Не стоит делать пресс-форму для производства в малых объемах».

Исследователи столкнулись с проблемой не понаслышке, когда искали линзы для своей работы по разработке портативного лабораторного считывателя на телефоне.

Сначала они попытались сделать свои собственные линзы, используя 3-D печать, но им было трудно контролировать форму линз. Затем им пришла в голову идея использовать магниты и поверхностное натяжение жидкостей для буквального создания сыпучих форм.

Они поместили крошечные частицы магнитного железа в капли жидкости и создали устройство, которое окружало капли магнитами. Затем они облили каплю пластиковым материалом, используемым в линзах. При приложении магнитного поля капля приобрела форму конической линзы, создавая форму для материала пластиковой линзы. После отверждения пластика он затвердел и имел те же оптические свойства и качество изображения, что и купленный объектив. Капля жидкости остается отдельной и может быть использована повторно.

Магниты можно перемещать для изменения магнитного поля, формы пресс-формы и получаемой линзы. Исследователи также использовали капли большего или меньшего размера для создания линз разных размеров.

«Мы внедрили концепцию межфазного натяжения в область оптики, внедрив инновационную управляемую жидкую форму», — сказал Ли. «Этот новый процесс позволил нам регулировать форму магнитной капли и создавать линзы без необходимости изготовления дорогих форм».