Оптические волокна уже используются во многих областях, но у них было бы еще больше применений, если бы их можно было производить быстрее и дешевле. Утверждается, что экспериментальный новый процесс отвечает обоим критериям, и в нем используются в основном существующие технологии.
Хотя оптические волокна можно изготавливать разными способами, наиболее распространенная технология предполагает использование короткой, цилиндрической и большого диаметра версии волокна с тщательно контролируемым профилем показателя преломления, известной как преформа. Она подвешена вертикально к высокой «башне для вытягивания волокна», и ее нижний конец нагревается, заставляя ее плавиться. Затем под действием силы тяжести тонкая нить расплавленного материала растягивается по длине башни. После охлаждения и прохождения процесса отверждения эта нить становится готовым оптическим волокном.
Профессор Криштиану Кордейро из бразильского Университета Кампинас разработал альтернативную систему, которая, по его словам, может поместиться на рабочем столе, требует меньше часа для производства волокон и «как минимум в 100 раз дешевле», чем традиционные методы. Она включает в себя стандартный экструдер для волокон, который представляет собой устройство размером с микроволновую печь, которое обычно используется для производства пластиковых волокон, используемых в качестве сырья в 3D-принтерах.
В установке Кордейро гранулы прозрачного термопластичного полимера загружаются в устройство, которое затем плавит их и выдавливает расплавленный материал через изготовленное на заказ титановое сопло. В зависимости от конфигурации сопла тонкое волокно, которое выдавливается, может быть либо сплошным, либо иметь несколько воздушных каналов, проходящих в продольном направлении через его внутреннюю часть - последнее называется микроструктурированным оптическим волокном.
После экструдирования волокно протягивается через смежный набор роликов. Это удерживает его в напряжении, пока он остывает и застывает, так что любые каналы внутри него не сжимаются сами по себе.
Мало того, что весь процесс заявлен как более быстрый, менее затратный и более компактный, чем традиционные методы, но и длина волокон ограничена только количеством гранул, которые доступны для загрузки в экструдер. Напротив, при использовании метода вытяжной башни длина волокон ограничивается размером преформы.
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Scientific Reports.
Источник: FAPESP