Investigadores usan fluido eléctricamente sensible para hacer lentes adaptables similares a ojos

Los investigadores desarrollaron una lente líquida adaptativa basada en un nuevo fluido eléctricamente sensible llamado adipato de dibutilo (DBA). La nueva lente cambia de forma y, por lo tanto, de distancia focal, cuando se aplica un voltaje. Crédito: Miao Xu, Universidad Tecnológica de Hefei

Los investigadores han desarrollado una lente líquida adaptativa basada en un nuevo fluido eléctricamente sensible llamado adipato de dibutilo (DBA) que cambia la distancia focal cuando se aplica un voltaje. La lente es liviana, compacta y fácil de fabricar, lo que la hace ideal para cámaras de teléfonos móviles, endoscopios, anteojos y aplicaciones de visión artificial.


“El ojo humano puede enfocar arbitrariamente objetos a diferentes distancias a velocidades increíblemente rápidas”, dijo el líder del equipo de investigación, Miao Xu, de la Universidad Tecnológica de Hefei en China. “Inspirándonos en esta funcionalidad, desarrollamos un líquido adaptable similar a un ojo lente que se puede usar para divergir o hacer converger la luz cambiando la forma del líquido DBA”.

En la revista Optica Publishing Group Letras de óptica, los investigadores describen su nueva lente líquida adaptativa basada en DBA, que pesa solo unos pocos gramos, y muestra que exhibe una alta rendimiento óptico con buena estabilidad. La estructura molecular electronegativa de DBA permite una voltaje aplicado para ser utilizado para cambiar rápidamente la forma de la lente para modificar su distancia focal. DBA también es transparente, no volátil y económico, lo que lo hace ideal para usar en lentes líquidos adaptables.

“Este tipo de lente líquida adaptativa algún día podría reemplazar los sistemas de lentes sólidas convencionales”, dijo Xu. “Esto habilitaría una cámara de teléfono móvil que puede cambiar rápidamente la distancia focal sin dejar de ser tan delgada como el propio teléfono”. Debido a que no requiere ningún elemento mecánico, este tipo de lente puede usarse durante años sin desgastarse.

Convertir líquido en una lente

Los investigadores crearon la nueva lente líquida llenando un electrodo con líquido DBA, que forma una cúpula porque la superficie interna del electrodo está recubierta con una capa que repele el agua. La aplicación de una corriente continua hace que las moléculas de DBA se acumulen en el ánodo, cambiando la forma del domo de una manera que depende del voltaje aplicado, cambiando así la distancia focal. La eliminación del campo eléctrico hace que el líquido DBA recupere su forma inicial.

La lente DBA ofrece una mejora significativa con respecto a las lentes líquidas adaptativas basadas en electrohumectación, que están disponibles comercialmente. Las lentes líquidas electrohumectantes utilizan un líquido, como el agua salada, que requiere una película dieléctrica para separar el líquido conductor del electrodo de metal.

“Nuestra lente líquida DBA no es susceptible a la volatilización o electrólisis, y debido a que el líquido DBA entra en contacto directo con el electrodo, no hay necesidad de una capa aislante”, dijo Xu. “Esto le da a la lente DBA una estructura más simple y una mejor estabilidad en comparación con una lente líquida electrohumectante”.

La distancia focal de la nueva lente líquida DBA se puede cambiar aumentando el voltaje aplicado. La película muestra este proceso a 10 veces la velocidad normal. Crédito: Miao Xu, Universidad Tecnológica de Hefei

Demostración del rendimiento óptico

El análisis de las nuevas lentes líquidas basadas en DBA mostró que exhiben una transmitancia óptica de alrededor del 95 % en longitudes de onda visibles entre 390 y 780 nm y que el rendimiento se mantiene estable a temperaturas que van desde temperatura ambiente a más de 200° F. Los investigadores también demostraron que aumentar el voltaje aplicado de 0 a 100 V cambiaba la distancia focal de 7,5 mm a 13,1 mm y que la resolución de la lente puede alcanzar casi 29 líneas por milímetro.

Los investigadores continúan trabajando para hacer que las nuevas lentes sean más prácticas al desarrollar formas de reducir el voltaje necesario para impulsar la lente líquida basada en DBA, aumentar la resolución y mejorar la velocidad de respuesta en el orden de milisegundos. También quieren reducir los efectos de la gravedad en el líquido DBA para poder fabricar lentes más grandes.


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Más información:
Miao Xu et al, lentes líquidas de enfoque variable basadas en fluidos eléctricamente sensibles, Letras de óptica (2021). DOI: 10.1364/OL.447182

Proporcionado por
La Sociedad Óptica

Citación: Los investigadores usan fluido eléctricamente sensible para hacer una lente adaptativa similar a un ojo (19 de enero de 2022) consultado el 20 de enero de 2022 en https://phys.org/news/2022-01-electrically-responsive-fluid-eye-like-lens. html

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