لنز مادون قرمز جدید به فناوری آینده نور می تاباند

محققان دانشگاه فلیندرز ماده جدید ارزان قیمتی را کشف کرده اند که می تواند به لنزهایی برای تصویربرداری حرارتی تبدیل شود – که به کاربردهای جدید تولید پیشرفته برای این فناوری قدرتمند اشاره می کند.

تصویربرداری حرارتی و مادون قرمز در بسیاری از صنایع از جمله دفاع، امنیت و نظارت، پزشکی، مهندسی برق، اکتشاف فضایی و عملیات خودروهای خودمختار استفاده می‌شود – اما مواد مورد نیاز گران هستند و یافتن آنها دشوارتر می‌شود.

جایگزین‌های کم‌هزینه‌تر مورد نیاز است، بنابراین یک تیم چند رشته‌ای در شیمی و فیزیک در دانشگاه فلیندرز راه‌حلی را در یک ماده پلیمری کاملاً جدید ساخته شده از گوگرد و سیکلوپنتادین ایجاد کرده‌اند. آنها می گویند پلیمرهای با کارایی بالا توانایی منحصر به فردی برای انتقال نور مادون قرمز دارند.

سام تونکین، کاندیدای دکترا، نویسنده اول در مقاله‌ای جدید در اینترنشنال می‌گوید: «این ماده ترکیبی از عملکرد بالا، هزینه کم و ساخت کارآمد است. مواد نوری پیشرفته مجله.

این پتانسیل را دارد که استفاده از تصویربرداری حرارتی را به صنایع جدیدی که قبلاً به دلیل هزینه بالای لنزهای ژرمانیوم یا کالکوژنید محدود شده بودند، گسترش دهد. این یک زمینه به سرعت در حال توسعه است که در چند سال آینده شاهد پیشرفت های هیجان انگیزی خواهد بود.”

گوگرد در میلیون ها تن در پالایش نفت تولید می شود. میلیاردها تن در ذخایر زمین شناسی موجود است. فراوان و ارزان است.

سیکلوپنتادین نیز از مواد ارزان قیمت تولید شده در پالایش نفت به دست می آید.

لنزهای مورد استفاده برای تصویربرداری حرارتی در حال حاضر از شیشه های ژرمانیومی یا کالکوژنیدی ساخته می شوند. ژرمانیوم عنصری با کمبود است و بسیار گران است. برخی از لنزهای ژرمانیومی ممکن است هزاران دلار قیمت داشته باشند.

عینک های کالکوژنید نیز کاستی هایی دارند. به عنوان مثال، آنها اغلب از عناصر سمی مانند آرسنیک یا سلنیوم ساخته می شوند.

دکتر Le Nhan Pham، محقق دانشگاه فلیندرز در شیمی محاسباتی و فیزیکی، یکی از نویسندگان این مقاله می گوید که واکنش گوگرد و سیکلوپنتادین با هم یک پلاستیک سیاه با شفافیت بالا در برابر نور مادون قرمز ایجاد می کند.

این نوری است که توسط دوربین های تصویربرداری حرارتی تشخیص داده می شود.

این ماده جدید برای داشتن طیف وسیعی از کاربردهای بالقوه از مهندسی فضا تا عملیات نظامی و صنایع غیرنظامی و هوافضا طراحی شده است. او می گوید.

این پلیمر را می‌توان به انواع لنزها قالب‌گیری کرد که می‌توان از آنها برای بزرگ‌نمایی تصویر در یک دوربین حرارتی استفاده کرد. از آنجایی که پلیمر سیاه است، می توان از آن برای پنهان کردن و محافظت از تجهیزات تصویربرداری حرارتی نیز استفاده کرد. بنابراین می توان از پلیمر به عنوان استتار برای پنهان کردن دوربینی که برای نظارت استفاده می شود استفاده کرد.

نور مادون قرمز از پلیمر عبور می کند، بنابراین می توان با استفاده از یک دوربین مادون قرمز آن را دید. این ویژگی برای عملیات دفاعی و نظارت بر حیات وحش مفید است.

پلیمر همچنین دارای بسیاری از ویژگی های دیگر است:

این ماده دارای بالاترین شفافیت نور مادون قرمز موج بلندی است که تاکنون برای یک پلاستیک گزارش شده است.
مواد اولیه کم هزینه هستند: برای یک لنز 1 گرمی بلوک های ساختمانی کمتر از 1 سنت قیمت دارند.
این ماده امکان قالب گیری سریع به اشکال مختلف مانند لنزها را فراهم می کند. این فرآیند سریع‌تر از تولید لنز فعلی است که به روش‌های فرز آهسته متکی است.

این مطالعه همچنین برخی از پیشرفت‌های علمی کلیدی را گزارش کرد، از جمله راکتور جدیدی که برای فعال کردن واکنش کلیدی طراحی شده است. یک چالش کلیدی این بود که بتوانیم از بلوک های ساختمانی به شکل گازی استفاده کنیم. استفاده از مونومرهای گازی قبلاً توسط سایر محققان این منطقه امکان پذیر نبود.

این مطالعه همچنین شامل محاسبات مکانیکی کوانتومی برای درک چگونگی و چرایی شفافیت این ماده در برابر نور مادون قرمز مورد استفاده در تصویربرداری حرارتی است. این بینش همچنین در آینده برای طراحی لنزهای جدید با خواص بهبود یافته بیشتر مفید خواهد بود.

تصاویر:

ساختار شیمیایی بلوک های ساختمانی و پلیمر: