Адаптивная жидкая линза: линза на основе новой электрически чувствительной жидкости меняет форму и, следовательно, фокусное расстояние при приложении напряжения.
Материаловеды из Китая использовали новую электрически чувствительную жидкость для создания адаптивной жидкостной линзы. Линза имеет выпуклую форму, которая меняет свою кривизну при приложении напряжения, изменяя фокусное расстояние линзы. Исследователи говорят, что это дает линзе функциональность, подобную глазу, которую можно использовать для создания ультратонких линз, которые могут быстро регулировать фокусное расстояние.
Человеческий глаз изменяет свое фокусное расстояние, изменяя форму хрусталика. Сокращение и расслабление ресничной мышцы изгибает и изменяет кривизну хрусталика. Это позволяет вам быстро переключаться с фокусировки на чем-то близком, например, на вашем телефоне, на что-то гораздо более далекое, например, на кого-то, приближающегося издалека. Вдохновленные этой функциональностью, исследователи из Технологического университета Хэфэй использовали новую электрически чувствительную жидкость, называемую дибутиладипатом, для создания жидкой линзы, которая может адаптироваться и изменять свою форму аналогичным образом. Они описывают новый объектив в Optics Letters.
Дибутиладипат имеет электроотрицательную молекулярную структуру, что означает, что он имеет тенденцию притягивать электроны. Это означает, что, если его поместить в электрическую цепь, он будет двигаться вместе с электронами к аноду и накапливаться на его поверхности. Он также прозрачен, что делает его идеальным для использования в жидких линзах.
Чтобы создать линзу, Мяо Сюй и ее коллеги заполнили кольцевой электрод дибутиладипатом. Внутренняя часть электрода была покрыта водоотталкивающим слоем, который отталкивал жидкость от внешней поверхности, придавая ей выпуклую или куполообразную форму. Когда исследователи приложили постоянный ток к жидкости дибутиладипата, она двинулась вместе с зарядом к внешней поверхности, аноду, в результате чего купол опустился, а его форма и кривизна изменились. Форма выпуклой поверхности зависит от приложенного напряжения, и когда электрическое поле снимается, жидкость дибутиладипата возвращается в исходное состояние и форму.
Исследователи обнаружили, что при повышении напряжения от 0 до 100 В фокусное расстояние линзы менялось с 7,5 до 13,1 мм. Анализ показал, что разрешение адаптивной жидкостной линзы может достигать почти 29 линий/мм, что выше, чем у человеческого глаза. Эти характеристики оставались стабильными при температурах от комнатной до 100°C, а линза пропускала около 95% видимого света в диапазоне длин волн от 390 до 780 нм.
По словам исследователей, его простая структура и отличные свойства изображения делают дибутиладипин многообещающим кандидатом для изготовления новых адаптивных жидких линз. Поскольку такие линзы будут легкими и компактными, они могут оказаться идеальными для камер мобильных телефонов, эндоскопов и приложений машинного зрения.
«Мы разработали адаптивную жидкую линзу, похожую на глаз, которую можно использовать для рассеивания или схождения света путем изменения формы жидкости дибутиладипата», — говорит Сюй. «Этот тип адаптивных жидких линз однажды может заменить обычные системы с твердыми линзами. Это позволило бы камере мобильного телефона быстро изменять фокусное расстояние, оставаясь при этом такой же тонкой, как и сам телефон».
В настоящее время исследователи работают над улучшением характеристик линз. В настоящее время скорость отклика немного медленная, и они также изучают способы снижения напряжения, необходимого для регулировки фокусного расстояния жидкостной линзы.