比沙粒小1000倍的二氧化硅微光学器件可提升网速、改进传感器和成像系统

比沙粒小1000倍的二氧化硅微光学器件可提升网速、改进传感器和成像系统 瑞典研究人员通过在光纤上开发二氧化硅玻璃微光学器件,对 3D 打印技术进行了创新,有望加快互联网速度、改进传感器和先进成像系统,同时避免高温对光纤涂层造成损坏。资料来源:大卫-卡拉汉斯德哥尔摩皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)的研究人员在《ACS Nano》杂志上报告说,将硅玻璃光学器件与光纤集成可实现多种创新,包括用于环境和医疗保健的更灵敏的远程传感器。他们报告的印刷技术在药品和化学品生产中也很有价值。Lee-Lun Lai 演示在光纤上打印硅玻璃微结构的设置。图片来源:Lee-Lun Lai 演示在光纤上打印硅玻璃微结构的设置。印刷技术的进步KTH 教授克里斯汀-吉尔法森(Kristinn Gylfason)说,这种方法克服了长期以来用硅玻璃制造光纤尖端结构的局限性,他说,这种方法通常需要高温处理,会损害对温度敏感的光纤涂层的完整性。与其他方法不同的是,该工艺从不含碳的基础材料开始。这意味着不需要高温来去除碳,从而使玻璃结构透明。该研究的主要作者黎李伦说,研究人员打印了一种硅玻璃传感器,经过多次测量后证明,这种传感器比标准的塑料传感器更有弹性。光纤尖端印刷玻璃演示结构的显微图像。资料来源:David Callahan"我们展示了一种集成在光纤尖端的玻璃折射率传感器,它使我们能够测量有机溶剂的浓度。由于溶剂的腐蚀性,这种测量对于基于聚合物的传感器来说具有挑战性,"Lai 说。这项研究的合著者黄宝汉说:"这些结构非常小,可以在一粒沙子的表面安装 1000 个这样的结构,这与目前使用的传感器的大小差不多。"研究人员还展示了一种打印纳米图案的技术,这是一种蚀刻在纳米级表面上的超小型图案。这些图案可用于精确操纵光线,在量子通信中具有潜在的应用价值。吉尔法森说,在光纤尖端直接三维打印任意玻璃结构的能力开辟了光子学的新领域。他说:"通过弥合 3D 打印和光子学之间的差距,这项研究的意义非常深远,有可能应用于微流控设备、MEMS 加速计和光纤集成量子发射器。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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无需电池的传感器能对特定声波做出反应 声敏传感器无需外接电源,由特定噪音产生的声波激活从智能手机和玩具到遥控器和手电筒,我们日常使用的许多物品都依赖电池供电。因此,全世界每年有 150 亿个电池被丢弃,其中许多最终被填埋。苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员开发出了一种传感器,这种传感器除了声音之外不需要任何电源,对于某些设备来说,扔掉电池可能很快就会成为过去。这项研究的合著者之一约翰-罗伯逊(Johan Robertsson)说:"传感器纯粹以机械方式工作,不需要外部能源。它只需利用声波中包含的振动能量即可。"但仅限于特定的声波。研究人员开发的传感器具有被动语音识别功能,每当说出某个单词或产生某种特定的音调或噪音时,传感器就会被激活。发出的声波(而不是其他声波)会使传感器产生足够的振动,从而产生一个微小的电脉冲,打开一个电子设备。传感器原型可以区分"three"和"four"这两个口语单词。由于"four"比"three"产生更多的声能,因此它能引起传感器振动,从而打开一个设备或触发一个后续过程,而说"three"则没有任何影响。由棒材连接的超材料晶格的振动板对声波做出选择性响应这种传感器是一种超材料,是一种经过设计具有自然界中罕见特性的材料。共同通讯作者马克-塞拉-加西亚(Marc Serra-Garcia)说:"我们的传感器纯粹由硅组成,既不像传统电子传感器那样含有有毒重金属,也不含任何稀土。"但是,这种传感器的语音识别特性来自于它的结构,而不是它的材质。利用计算机建模和算法,研究人员设计出了传感器的结构,它由相同的硅板(谐振器)组成,硅板之间由像弹簧一样的细条连接。这些弹簧决定了特定的声音是否会使传感器启动。研究人员发现,这种无需电池、由声音供电的传感器有许多潜在应用。例如,它可以用来监测地震和建筑物,记录建筑物地基开裂时发出的特殊声音。或者,它还能检测到气体泄漏时发出的嘶嘶声,并触发警报。他们说,这种传感器还可以应用于医疗领域,比如为耳聋或听力损失患者植入人工耳蜗。目前,每个植入体需要两到三块电池,具体取决于所使用的声音处理器类型。一次性电池可使用 30 到 60 小时,但需要经常更换。这种新型传感器也可用于持续测量眼压。眼睛里没有足够的空间容纳带电池的传感器。工业界对零能耗传感器也非常感兴趣。研究人员的目标是在 2027 年之前推出可靠的传感器原型。较新的迭代产品应能区分多达 12 个不同的单词,包括"开"、"关"、"上"和"下"等标准指令。而且,与手掌大小的原型相比,研究人员计划让更新版本的传感器只有拇指甲大小或更小。塞拉-加西亚说:"如果到那时我们还没有吸引到任何人的兴趣,我们可能会成立自己的新公司。"这项研究发表在《先进功能材料》杂志上。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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