التكنولوجيا الأصلية التي تم تطويرها في التخنيون تجعل من الممكن إنتاج مكونات بصرية معقدة ودقيقة بسرعة ودون الحاجة إلى الصب والتلميع
التكنولوجيا الأصلية التي تم تطويرها في التخنيون تجعل من الممكن إنتاج مكونات بصرية معقدة ودقيقة بسرعة ودون الحاجة إلى الصب والتلميع. المقال منشور في المجلة بصريات يصف كيف البوليمر السائل والتي تكون في بيئة سائلة خاصة تتشكل إلى أشكال معقدة بفعل القوى الفيزيائية المؤثرة عليها. بعد أن يأخذ البوليمر شكله النهائي، يتم تقويته باستخدام الأشعة فوق البنفسجية ويصبح عدسة صلبة.
ويقدر المخترعون، الباحثون في كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون، أن التكنولوجيا الجديدة ستعزز الإنتاج السريع للمكونات البصرية المعقدة حسب الطلب لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك النظارات والعدسات اللاصقة، وأنظمة الواقع الافتراضي والمعزز، والتصوير البانورامي وتركيز الإشعاع الشمسي والمركبات ذاتية القيادة وأجهزة التصوير الطبي والميكروسكوب والتلسكوب.
تم قيادة المقال مور اليجريسي، طالب دكتوراه في مختبر البروفيسور موران بيركوفيتش، والدكتور فاليري فرومكين الذي بدأ مشروع تصميم السوائل عندما كان زميلًا لما بعد الدكتوراه في مختبر بيركوفيتش (وهو الآن زميل ما بعد الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا). نشأت الفكرة وراء هذه التقنية عندما تعرض الدكتور فرومكين والبروفيسور بيركوفيتش لتقرير صادر عن المنتدى الاقتصادي العالمي، حيث زُعم أن 2.5 مليار شخص حاليًا لا يستطيعون الوصول إلى النظارات، خاصة في البلدان النامية غير المجهزة بالنظارات. البنية التحتية اللازمة لتصنيع البصريات، ولكن سرعان ما أصبح واضحًا بالنسبة لهم أن المساعدات البصرية ليست سوى أحد التطبيقات المحتملة للاختراع.
يقول عمر لوريا، مهندس الأبحاث في المختبر، والذي شارك في كتابة المقال العلمي: "من المتوقع أن تقلل تقنيتنا بشكل كبير من وقت إنتاج المكونات البصرية المعقدة وسعرها". "إن التكنولوجيا التي طورناها تمكننا من الإنشاء السريع لعدسات ناعمة للغاية، ذات تصميمات معقدة وفريدة من نوعها، دون الحاجة إلى الصب والتلميع أو معدات متطورة. وعلى عكس طرق الإنتاج الأخرى مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، يظل وقت الإنتاج قصيرًا حتى عندما يزيد حجم المكون المطلوب."
معظم العدسات البصرية التي نعرفها هي كروية أو كروية تقريبًا، إلا أن تقدم العلوم والتكنولوجيا والطب يتطلب عدسات أكثر تعقيدًا وأقل تناسقًا. يعد إنشاء مثل هذه العدسات عملية طويلة ومكلفة بسبب المعدات المخصصة اللازمة لعملية الصب وتلميع الأسطح. تسمح تقنيات مثل النقش والطباعة الحجرية بإنشاء عدسات معقدة، ولكنها محدودة في حجم المنتج. هناك تقنية أخرى ذات صلة وهي الطباعة ثلاثية الأبعاد، ولكن نظرًا لأنها تعتمد على الطباعة الطبقية، فإنها لا توفر السطح المطلوب للأجهزة البصرية المتقدمة. علاوة على ذلك، تزداد مدة الطباعة مع زيادة حجم المكون.
التكنولوجيا المبتكرة التي طورها باحثو التخنيون مختلف تمامًا وكما ذكرنا يعتمد على تصميم بوليمر سائل داخل سائل آخر. وينبع أحد أكبر التحديات في هذا النهج من حقيقة أنه بالنسبة للبصريات التي يزيد قطرها عن حوالي 2 ملم، فإن قوة الجاذبية تطغى على قوة السطح، والنتيجة هي تسطيح الجزء العلوي من العدسة في سائلها ولاية. وقد تم حل هذه المشكلة من قبل الباحثين عن طريق تعديل خصائص البوليمر والسائل المحيط به بحيث تعادل قوة الطفو قوة الجاذبية.
في الطريقة التي طورها باحثو التخنيون، يتم حقن البوليمر السائل في السائل الأولي ويتشكل داخله تحت تأثير التفاعل بين التوتر السطحي للسوائل والقوى الهيدروستاتيكية المؤثرة عليها وقوة الجاذبية، مع بمساعدة إطار صلب يحيط بمحيط البوليمر السائل. عندما يصل البوليمر إلى شكله النهائي، يتم تطبيق الأشعة فوق البنفسجية عليه مما يؤدي إلى تصلبه وتحويله إلى عدسة صلبة.
وبعد استخدام الطريقة الجديدة لإنشاء عدسات كروية بسيطة، أثبت الباحثون فعاليتها في إنتاج مكونات بصرية ذات هندسة معقدة تعرف باسم البصريات الحرة. وفي مقال في أوبتيكا يوضحون أن العدسات الناتجة تتميز بجودة سطحية مماثلة لتلك الخاصة بالعدسات المعالجة بأفضل تقنيات التلميع المتوفرة اليوم. يقدمون في المقالة "مستوى خشونة" أقل من 1 نانومتر، والذي يتم تحقيقه من خلال عملية سريعة وبسيطة.
ووفقا للبروفيسور بيركوفيتش، "إن طريقتنا تجعل من الممكن إنتاج مكونات في مجموعة كبيرة من الأحجام والأشكال من أي سائل يمكن تصلبه، وهناك أيضًا قيمة بيئية هنا - فهي عملية لا تنتج نفايات. "
ويقدر الباحثون أنه بالإضافة إلى إنتاج العدسات الصلبة، سيتم استخدام التكنولوجيا المبتكرة أيضًا لإنشاء عدسات سائلة، أي العدسات التي سيتم استخدامها كمكونات بصرية في حالتها السائلة. وبهذه الطريقة سيتم تحقيق ديناميكية العدسة، حيث سيكون من الممكن تغييرها حسب الحاجة عن طريق حقن بوليمر سائل إضافي أو عن طريق تغيير كثافة السائل الأولي الذي تتشكل فيه العدسة.
للحصول على فيديو شرح البحث انقر هنا
تعليقات 2
إنه جميل جدًا ويبدو جميلًا في الفيديو ولكن ليس له تطبيق مهم في الواقع بدون عمليات تشطيب إضافية.
ويبدو أن التحكم في الشكل النهائي ليس مثاليًا، ومن أجل إنتاج عدسات عالية الجودة، يجب أن تخضع المادة الخام لمعالجة إضافية.
أحسنت موران!