新しいワンダーポリマーにより、手頃な価格の熱画像光学系が可能になります

Oct 28, 2023

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新しく発見されたポリマーは、優れた赤外線透過性を備えたさまざまなレンズに成形できます (画像: Tonkin et al.)

オーストラリアの研究者らは、「プラスチックとしてこれまで報告された中で最高の長波長赤外線透過性」を備えた低コストのポリマーを発見し、これにより赤外線カメラ用レンズを手頃な価格で利用できる可能性があると発表した。

『Advanced Optical Materials』で報告されているように、このポリマーは赤外線光学素子の製造に現在使用されているガラスに代わるコスト効率の高い代替品として機能する可能性があります。

熱画像および赤外線画像は、航空宇宙、防衛、セキュリティおよび監視、医学、電気工学、宇宙探査、自動運転車の運用などの業界全体で使用されています。

しかし、赤外線レンズの製造に現在使用されている光学材料、つまりゲルマニウムまたはカルコゲナイドガラスは高価であり、入手がますます困難になってきています。 ゲルマニウムは供給が不足しており、高価な元素です。ゲルマニウムを使用して作られたレンズは数千ドルかかる場合があります。一方、カルコゲナイドガラスはヒ素やセレンなどの有毒元素を使用して作られることがよくあります。

切望されている代替手段を求めて、オーストラリアのアデレードにあるフリンダース大学の学際的なチームは、硫黄とシクロペンタジエン（広く入手可能であり、したがって非常に手頃な価格の 2 つの材料）から作られたまったく新しいポリマーを使用した解決策を開発しました。 硫黄は石油精製で何百万トンも生産され、数十億トンは地層堆積物でも入手可能ですが、シクロペンタジエンも石油精製で生産される低コストの原料から得られます。

研究者らは、この 2 つの材料を新設計の反応器で組み合わせて、「プラスチックとしてこれまで報告された中で最高の長波赤外線透過性」を備えた黒色ポリマーを製造しました。 フリンダースチームによると、この反応器により、手頃な価格のモノマー構成要素をガス状で組み合わせることが可能になるが、この分野の他の研究者らは以前は不可能だと考えていた偉業だという。

得られたポリマーはさまざまなレンズに成形でき、そのような方法は、たとえばフライス加工などの機械的プロセスを伴うレンズ製造よりも劇的に高速です。 さらに、この新しいポリマーは非常に手頃な価格であり、1g のレンズを製造するのに必要な量は 1 セント未満です。

「この材料は、高性能、低コスト、効率的な製造を兼ね備えています」と、新しい論文の筆頭著者である博士候補者サム・トンキン氏は述べています。 「これは、ゲルマニウムまたはカルコゲニドレンズの高コストによって以前は制限されていた新しい産業に熱画像の使用を拡大する可能性を秘めています。これは急速に発展している分野であり、今後数年間で刺激的な進歩が見られるでしょう。」

ポリマーが黒色であるという事実は、例えば監視用途などの熱画像装置の隠蔽にも役立つと研究者らは付け加えた。