Создана жидкая линза с переменным фокусом: это делает ее похожей на настоящий глаз

Ученые из Китая использовали новую электрически чувствительную жидкость для создания адаптивной линзы. Она имеет выпуклую форму, которая способна менять кривизну, изменяя фокусное расстояние линзы.
Исследователи говорят, что это дает линзе функциональность, подобную глазу. Ее можно использовать для создания ультратонких линз, которые могут быстро регулировать фокусное расстояние, пишут СМИ.
Человеческий глаз может менять свое фокусное расстояние, изменяя форму хрусталика. Сокращение и расслабление ресничной мышцы изгибает и изменяет его кривизну. Это позволяет нам быстро переключаться с фокусировки на чем-то близком — например, на вашем телефоне, — на что-то гораздо более далекое — например, на кого-то, приближающегося издалека.
Вдохновленные этой функциональностью, исследователи из Технологического университета Хэфэй использовали новую электрически чувствительную жидкость — дибутиладипат — для создания жидкой линзы, которая может адаптироваться и изменять свою форму аналогичным образом.
Дибутиладипат имеет электроотрицательную молекулярную структуру — это значит, что он имеет способность притягивать электроны. Если его поместить в электрическую цепь, он будет двигаться вместе с электронами к аноду и накапливаться на его поверхности. Дибутиладипат прозрачен, что делает его идеальным для использования в жидких линзах.
Чтобы создать линзу, Мяо Сюй и ее коллеги заполнили кольцевой электрод дибутиладипатом. Внутренняя часть электрода была покрыта водоотталкивающим слоем, который отталкивал жидкость от внешней поверхности, придавая ей выпуклую или куполообразную форму.
Когда исследователи приложили постоянный ток к жидкости дибутиладипата, она двинулась вместе с зарядом к внешней поверхности, аноду, в результате чего купол опустился, а его форма и кривизна изменились. Форма выпуклой поверхности зависит от приложенного напряжения, и когда электрическое поле снижается, жидкость дибутиладипата возвращается в исходное состояние и форму.
Адаптивная жидкая линза на основе новой электрически чувствительной жидкости меняет форму и, следовательно, фокусное расстояние при напряжении.
Исследователи обнаружили, что при повышении напряжения от 0 до 100 В, фокусное расстояние линзы менялось с 7,5 мм до 13,1 мм. Анализ показал, что разрешение адаптивной жидкостной линзы может достигать почти 29 линий/мм, что выше, чем у человеческого глаза. Эти характеристики оставались стабильными при температурах от комнатной до 100°C, а линза пропускала около 95% видимого света в диапазоне длин волн от 390 до 780 нм.
По словам исследователей, его простая структура и отличные свойства изображения делают дибутиладипин отличным кандидатом стать материалом для изготовления новых адаптивных жидких линз. Поскольку такие линзы будут легкими и компактными, они, возможно, идеально подойдут также для камер мобильных телефонов, эндоскопов и систем машинного зрения.
"Мы разработали адаптивную жидкую линзу, похожую на глаз, которую можно использовать для рассеивания или схождения света путем изменения формы жидкости дибутиладипата. Этот тип адаптивных жидких линз однажды может заменить обычные твердые линзы. Это позволило бы камере мобильного телефона быстро изменять фокусное расстояние, оставаясь при этом такой же тонкой, как и сам телефон", — рассказала Сюй.
Сейчас исследователи работают над улучшением характеристик линз. Пока скорость отклика немного медленная, и они пытаются способы снижения напряжения, необходимого для регулировки фокусного расстояния жидкостной линзы.