Революційна м’яка лінза з графеном: Майбутнє оптики вже тут!
Інноватори з Лондонського університету королеви Марії (Queen Mary University of London) представили компактну м’яку лінзу, яка кардинально змінює правила гри в оптиці. Ця унікальна розробка здатна регулювати фокусну відстань виключно за допомогою електричного поля, повністю відмовляючись від традиційних електродвигунів та механічних елементів. Серцем цієї технології є прозорі, еластичні електроди з графенового матеріалу, що розташовані на гнучкій основі. Ця оптика, що нагадує будову людського ока, відкриває захоплюючі перспективи для сфери носимої електроніки.
Джерело зображень: Queen Mary University of London
Сучасні системи автофокусування в камерах, як правило, є доволі складними та габаритними. Однак, рішення, запропоноване науковцями, дозволяє інтегрувати електричний привід, виготовлений із прозорого відновленого оксиду графена (rGO), безпосередньо на оптичну вісь лінзи. Це робить систему автофокусування складовою самої лінзи, що забезпечує безпрецедентну компактність.
В основі цього дивовижного пристрою лежить діелектричний еластомерний актуатор (DEA). Це, по суті, попередньо розтягнута тонка полімерна мембрана, яка розміщується між електродами. Під дією електричного поля електроди деформуються, а разом з ними й мембрана. Коли подається напруга, електростатичні сили стискають мембрану, змінюючи її кривизну та, як наслідок, фокусування лінзи.
Електроди створюються шляхом напилення rGO безпосередньо на поверхню еластомеру. Товщина таких шарів варіюється від 50 до 80 нанометрів. Збільшення кількості матеріалу призводило до суттєвого зниження поверхневого опору (в десятки разів), але водночас зменшувало прозорість лінзи на довжині хвилі 550 нм (приблизно з 42% до 17%). Це означає, що розробникам довелося ретельно балансувати між електропровідністю, здатністю лінзи до розтягнення та її прозорістю.
Для прототипу було обрано щільність електрода, яка забезпечувала пропускання близько 32% світла. При цьому, під дією електричного поля напруженістю 50 В/мкм, спостерігалося зміщення площі мембрани приблизно на 10%. Коли до цієї системи додали еластичну лінзу, її фокусна відстань вдалося змінити з 30,1 мм до 36 мм.
Наразі ця розробка існує у вигляді лабораторного прототипу. Дослідники планують подальшу роботу над підвищенням прозорості електродів. Однак, відсутність механічних компонентів та двигунів відкриває шлях до створення значно тонших, легших та абсолютно безшумних систем автофокусування. Це може знайти застосування у камерах, окулярах, AR/VR-дисплеях, мініатюрних медичних пристроях та високоточних наукових приладах.
Порада від Soft Portal:
Ця розробка обіцяє справжню революцію в компактності та функціональності оптичних пристроїв. Уявіть собі тонші смартфони, легші окуляри з автоматичним налаштуванням фокусу, або медичні інструменти, що дозволяють побачити найдрібніші деталі з неймовірною чіткістю. Технологія на основі графенових м’яких лінз є кроком у майбутнє, роблячи складні оптичні рішення доступними та інтегрованими в наше повсякденне життя.