美国科学家研发低成本含硫塑料透镜 可用于自动驾驶汽车/热成像应用

据国外媒体报道，5年前，亚利桑那大学的材料科学家杰弗里·皮恩(Jeffrey Pyun)向光学科学家罗伯特·诺伍德(Robert Norwood)展示了他研制的第一代橙色塑料镜片。罗伯特·诺伍德回答说:“没人想要橙色镜头。”从那以后，Puyn带领一个团队改进材料，创造了新一代的镜头。这种塑料是一种含硫聚合物，由提炼化石燃料产生的废料锻造而成，特别适用于透镜、窗户等需要传输红外线(IR)的装置。

化学和生物化学教授Pyun领导实验室开发了这种聚合物。他说:“红外成像技术已经广泛应用于军事，比如夜视和热寻的导弹。然而，对于消费品和运输来说，这项技术的成本太高，限制了大规模生产。”根据诺伍德教授的说法，应用于镜头的新材料可以使红外相机和传感器设备更便宜，更方便消费者。潜在的消费者应用包括经济的自动驾驶汽车和用于安全或防火的家庭热成像。与2014年开发的第一代红外中波长透明含硫塑料相比，新聚合物更强，更耐热。这种新透镜在更宽的光谱窗口范围内是透明的，光谱可以扩展到长波长IR，并且远比现有的工业标准锗金属透镜便宜。锗是一种昂贵、沉重、稀有且有的材料。由于锗有很多缺点，Puyn实验室的研究生和论文第一作者Tristan Kleine认为含硫塑料是一种有吸引力的替代材料。然而，制造透明塑料是一件棘手的事情。

克莱恩说，产生有用光学性质的成分，如硫-硫键，也会破坏材料的强度和耐热性。此外，由于几乎所有的有机分子都会吸收红外光，为增加材料强度而添加的其他有机分子会导致透明度的降低。为了克服上述挑战，Kleine与化学系研究生Meghan Talbot和化学与生物化学系教授Dennis Lichtenberger合作，通过计算机模拟设计了不吸收IR的有机分子，并预测了候选材料的透明度。克莱恩说:“在实验室测试这种材料可能需要几年时间，但这种方法可以大大加快新材料的设计。”熔化和成型锗需要超过1700华氏度(约926.67摄氏度)。但是，由于含硫聚合物透镜含有特殊的化学物质，因此可以在较低的温度下形成。Pyun说:“这种新的含硫塑料的主要优点之一是，它可以在比锗更低的温度下加工成相机或传感器的有用光学元件，同时保持良好的热机械性能，防止开裂或划痕。”诺伍德补充道:“这种材料的可靠性基本相当于眼镜中常规使用的光学聚合物。”(文中图片均来自亚利桑那大学)据国外媒体报道，5年前，亚利桑那大学的材料科学家杰弗里·皮恩(Jeffrey Pyun)向光学科学家罗伯特·诺伍德(Robert Norwood)展示了他研制的第一代橙色塑料镜片。罗伯特·诺伍德回答说:“没人想要橙色镜头。”从那以后，Puyn带领一个团队改进材料，创造了新一代的镜头。这种塑料是一种含硫聚合物，由提炼化石燃料产生的废料锻造而成，特别适用于透镜、窗户等需要传输红外线(IR)的装置。

化学和生物化学教授Pyun领导实验室开发了这种聚合物。他说:“红外成像技术已经广泛应用于军事，比如夜视和热寻的导弹。然而，对于消费品和运输来说，这项技术的成本太高，限制了大规模生产。”根据诺伍德教授的说法，应用于镜头的新材料可以使红外相机和传感器设备更便宜，更方便消费者。潜在的消费者应用包括经济的自动驾驶汽车和用于安全或防火的家庭热成像。与……相比2014年开发的第一代红外中波长透明含硫塑料，这种新聚合物更坚固，更耐热。这种新透镜在更宽的光谱窗口范围内是透明的，光谱可以扩展到长波长IR，并且远比现有的工业标准锗金属透镜便宜。锗是一种昂贵、沉重、稀有且有的材料。由于锗有很多缺点，Puyn实验室的研究生和论文第一作者Tristan Kleine认为含硫塑料是一种有吸引力的替代材料。然而，制造透明塑料是一件棘手的事情。

克莱恩说，产生有用光学性质的成分，如硫-硫键，也会破坏材料的强度和耐热性。此外，由于几乎所有的有机分子都会吸收红外光，为增加材料强度而添加的其他有机分子会导致透明度的降低。为了克服上述挑战，Kleine与化学系研究生Meghan Talbot和化学与生物化学系教授Dennis Lichtenberger合作，通过计算机模拟设计了不吸收IR的有机分子，并预测了候选材料的透明度。克莱恩说:“在实验室测试这种材料可能需要几年时间，但这种方法可以大大加快新材料的设计。”熔化和成型锗需要超过1700华氏度(约926.67摄氏度)。但是，由于含硫聚合物透镜含有特殊的化学物质，因此可以在较低的温度下形成。Pyun说:“这种新的含硫塑料的主要优点之一是，它可以在比锗更低的温度下加工成相机或传感器的有用光学元件，同时保持良好的热机械性能，防止开裂或划痕。”诺伍德补充道:“这种材料的可靠性基本相当于眼镜中常规使用的光学聚合物。”(文中图片均来自亚利桑那大学)

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