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研究人员创造了一种超简单 便宜的制造光纤的方法

位于圣保罗的坎皮纳斯大学物理研究所(IFGW-Unicamp)的研究员兼教授克里斯蒂亚诺·科迪罗(Cristiano Cordeiro)开发了一种比常规方法更简单,更快,更便宜的新型特种光纤制造工艺,巴西。Cordeiro在澳大利亚阿德莱德大学的研究实习期间创造了这项创新,并得到了圣保罗研究基金会FAPESP的奖学金以及与他的主持人Heike Ebendorff-Heidepriem的合作关系的支持。他们签署的文章和第三位合作者发表在《科学报告》上。

“传统工艺需要非常大且昂贵的机械,耗时将近一周。我们的工艺可以用台式设备完成,该设备至少便宜100倍,从原料到最终产品的时间不到一小时。这将使更多的工作成为可能。研究人员和实验室生产自己的光纤。”

该过程大致类似于用于生产意大利面的挤压方法:将压力施加在易延展材料上,以迫使其通过模具,从而生产具有适当内部结构的纤维。Cordeiro说:“当然,这都是以更加严格和精确的方式完成的。”

全球已安装了数亿公里的光纤,并且它们传输的数据量大约每两年翻一番。它们不仅用于电信,而且还用于遥感以监视温度,机械应力,静水压力或流体流量以及许多其他参数。

由于它们的强度和纤薄性,它们可以在恶劣的环境和难以接近的位置有效。

这些功能有助于说明创新制造工艺的重要性。Cordeiro说:“常规工艺有多个阶段,需要高度复杂的设备,例如光纤拉伸塔。” “首先生产出预制棒,这是直径在2厘米至10厘米之间的巨型纤维。这种结构被塔加热并以高度受控的方式拉伸。质量得以保留,直径随着长度的增加而减小。该方法简化了工艺,并大大降低了成本。我们设计的设备执行了一个连续的过程,从聚合物颗粒开始,到最终的纤维结束。”

该程序不仅可以用于制造全固态纤维(其中光通过具有更高折射率的纤芯传输),而且可以用于制造包含纵向孔阵列的微结构化纤维,从而增强了光学性能控制并增加了功能-包括在空气通道中引导低能量损失的光的机会。为了创建微结构,研究人员使用了具有适当设计的钛模具。

Cordeiro说:“为简化特殊光纤的制造,我们部署了设备和技术,这些设备和技术由于3D打印的普及而变得越来越便宜和易于使用。” “唯一需要的机器是紧凑的卧式挤出机,类似于用于生产3-D打印机的灯丝的设备。它的尺寸大约是微波炉的大小,并且比拉丝塔便宜得多。钛合金模具具有坚固的零件和孔与挤出机出口相连。”

由于纤维的复杂内部结构,研究人员使用适当的3D打印机通过增材制造来生产模具。专业公司可以提供增材制造服务,因此生产纤维所需的唯一设备是卧式挤出机。

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