Onderzoekers van de Washington State University en de Ohio State University hebben een goedkope, gemakkelijke manier om aangepaste lenzen te maken die fabrikanten kunnen helpen de dure mallen te vermijden die nodig zijn voor optische productie.

Onder leiding van Lei Li, universitair docent aan de School of Mechanical and Materials Engineering, en afgestudeerde student, Mojtaba Falahati, de onderzoekers ontwikkelden een vloeibare mal van druppeltjes die ze met magneten kunnen manipuleren om lenzen in verschillende vormen en maten te maken. Hun werk staat op de omslag van het tijdschrift, Technische Natuurkunde Brieven .

Kwalitatief hoogwaardige lenzen worden steeds vaker gebruikt in alles van camera's, naar zelfrijdende auto’s, en vrijwel alle robotica, maar de traditionele vorm- en gietprocessen die bij de vervaardiging ervan worden gebruikt, vereisen geavanceerde en dure metalen mallen. Dus, fabrikanten zijn meestal beperkt tot massaproductie van één soort lens.

"De mallen zijn precies afgewerkt en moeilijk te maken, " zei Li. "Het is niet de moeite waard om een ​​mal te maken voor de productie van kleine volumes."

De onderzoekers kwamen het probleem uit de eerste hand tegen toen ze op zoek waren naar lenzen voor hun werk om een ​​draagbare laboratoriumlezer op een telefoon te ontwikkelen.

Ze probeerden eerst hun eigen lenzen te maken met behulp van 3D-printen, maar vonden het moeilijk om de vorm van de lens te regelen. Toen kwamen ze op het idee om magneten en de oppervlaktespanning van vloeistoffen te gebruiken om letterlijk vrijstromende mallen te maken.

Ze plaatsten kleine, magnetische ijzerdeeltjes in vloeibare druppeltjes en bouwde een apparaat om de druppeltjes te omringen met magneten. Vervolgens goten ze het plastic materiaal dat in lenzen werd gebruikt over de druppel. Terwijl ze een magnetisch veld aanbrachten, de druppel kreeg een conische lensvorm en creëerde een mal voor het plastic lensmateriaal. Toen ze het plastic hadden uitgehard, het verhardde en had dezelfde optische eigenschappen en beeldkwaliteit als een commercieel gekochte lens. De vloeistofdruppel blijft gescheiden en kan opnieuw worden gebruikt.

De magneten kunnen worden verplaatst om het magnetische veld te veranderen, de vorm van de mal, en de resulterende lens. De onderzoekers gebruikten ook grotere of kleinere druppels om lenzen van verschillende groottes te maken.

"We hebben het concept van grensvlakspanning naar het gebied van optica gebracht door een innovatieve, controleerbare vloeibare mal te introduceren, " zei Li. "Dit nieuwe proces stelde ons in staat om de vorm van een magnetische druppel te reguleren en lenzen te maken zonder dure mallen te hoeven maken."