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華盛頓州立大學(xué)(Washington State University)和俄亥俄州立大學(xué)(Ohio State University)的研究人員近日創(chuàng)造了一種低成本且簡(jiǎn)便制造定制鏡片的方法，可以幫助制造商避免光學(xué)制造所需的昂貴模具。

在機(jī)械和材料工程學(xué)院助理教授李磊和研究生Mojtaba Falahati的帶領(lǐng)下，研究人員開發(fā)了一種液滴模具，這是用液滴模擬它們可以用磁鐵操縱來(lái)制造出各種形狀和尺寸的鏡片。高質(zhì)量鏡頭越來(lái)越多地應(yīng)用于從相機(jī)到自動(dòng)駕駛汽車以及幾乎所有機(jī)器人的所有領(lǐng)域，但其制造中使用的傳統(tǒng)模塑和鑄造工藝需要復(fù)雜且昂貴的金屬模具。因此制造商主要限于批量生產(chǎn)一種鏡頭。

李教授說(shuō)：“模具精確完成很難做，不值得讓模具小批量生產(chǎn)。”為了在手機(jī)上開發(fā)便攜式實(shí)驗(yàn)室閱讀器，研究人員在尋找鏡頭時(shí)，他們就遇到了這個(gè)問(wèn)題。他們首先嘗試使用3D打印制作自己的鏡頭但發(fā)現(xiàn)難以控制鏡頭形狀。然后他們提出了使用磁鐵和液體表面張力的想法，從而創(chuàng)造出自由流動(dòng)的模具。

他們將微小的磁性鐵顆粒放入液滴中，制造了一個(gè)用磁鐵包圍液滴的裝置。然后他們將透鏡中使用的塑料材料倒在液滴上，當(dāng)他們施加磁場(chǎng)時(shí)，液滴呈錐形鏡片形狀為塑料鏡片材料創(chuàng)造一個(gè)模具。一旦他們將塑料固化，它就會(huì)變硬并具有與商業(yè)購(gòu)買的鏡片相同的光學(xué)性能和成像質(zhì)量。液滴保持分離可以重復(fù)使用。

磁鐵可以移動(dòng)來(lái)改變磁場(chǎng)、模具的形狀以及由此產(chǎn)生的透鏡。研究人員還使用較大或較小的水滴來(lái)制造不同大小的鏡片。李教授說(shuō)：“我們通過(guò)引入創(chuàng)新的可控液體模具將界面張力的概念引入光學(xué)領(lǐng)域，這種新穎的工藝使我們能夠調(diào)節(jié)磁滴的形狀并制造鏡片而無(wú)需制造昂貴的模具。”