I ricercatori della Washington State University e dell'Ohio State University hanno sviluppato un sistema a basso costo, un modo semplice per realizzare obiettivi personalizzati che potrebbero aiutare i produttori a evitare i costosi stampi necessari per la produzione ottica.

Guidati da Lei Li, professore a contratto presso la Scuola di Ingegneria Meccanica e dei Materiali, e studente laureato, Mojtaba Falahati, i ricercatori hanno sviluppato uno stampo liquido da goccioline che possono manipolare con magneti per creare lenti in una varietà di forme e dimensioni. Il loro lavoro è presente sulla copertina del giornale, Lettere di fisica applicata .

Gli obiettivi di alta qualità sono sempre più utilizzati in tutto, dalle fotocamere, alle auto a guida autonoma, e praticamente tutta la robotica, ma i tradizionali processi di stampaggio e fusione utilizzati nella loro fabbricazione richiedono stampi metallici sofisticati e costosi. Così, i produttori sono per lo più limitati alla produzione di massa di un tipo di obiettivo.

"Gli stampi sono rifiniti con precisione e sono difficili da realizzare, " ha detto Li. "Non vale la pena fare uno stampo per la produzione a basso volume".

I ricercatori si sono imbattuti in prima persona nel problema mentre cercavano obiettivi per il loro lavoro per sviluppare un lettore portatile da laboratorio su un telefono.

Per prima cosa hanno provato a creare le proprie lenti utilizzando la stampa 3D, ma hanno trovato difficile controllare la forma delle lenti. Hanno quindi avuto l'idea di utilizzare i magneti e la tensione superficiale dei liquidi per creare letteralmente stampi a flusso libero.

Hanno messo piccoli, particelle di ferro magnetico in goccioline liquide e ha costruito un dispositivo per circondare le goccioline con magneti. Hanno quindi versato sulla gocciolina il materiale plastico utilizzato nelle lenti. Quando hanno applicato un campo magnetico, la goccia ha assunto una forma conica, creando uno stampo per il materiale plastico della lente. Una volta polimerizzata la plastica, si è indurito e ha le stesse proprietà ottiche e la stessa qualità di immagine di un obiettivo acquistato in commercio. La goccia di liquido rimane separata e può essere riutilizzata.

I magneti possono essere spostati per cambiare il campo magnetico, la forma dello stampo, e la lente risultante. I ricercatori hanno anche utilizzato goccioline più grandi o più piccole per creare lenti di varie dimensioni.

"Abbiamo portato il concetto di tensione interfacciale nel campo dell'ottica introducendo un innovativo stampo liquido controllabile, " ha detto Li. "Questo nuovo processo ci ha permesso di regolare la forma di una goccia magnetica e di creare lenti senza dover fabbricare costosi stampi".