據(jù)外媒報(bào)道，5年前，美國亞利桑那大學(xué)（University of Arizona）材料科學(xué)家Jeffrey Pyun向光學(xué)科學(xué)家Robert Norwood展示了其研發(fā)的第一代橙色塑料透鏡。Robert Norwood回復(fù)表示：“沒人會想要橙色的透鏡?！弊源酥螅琍uyn領(lǐng)導(dǎo)了一支團(tuán)隊(duì)，改進(jìn)材料，創(chuàng)造了新一代透鏡。此種塑料是一種含硫聚合物，由提煉化石燃料產(chǎn)生的廢物鍛造而成，特別適合用于透鏡、窗戶和其他需要傳輸紅外線（IR）的設(shè)備。

Pyun是化學(xué)和生物化學(xué)系教授，領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了此種聚合物。他表示：“紅外成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事，如夜視和熱尋導(dǎo)彈。但是對于消費(fèi)品和運(yùn)輸領(lǐng)域而言，此種技術(shù)成本過高，限制了批量生產(chǎn)?！?/p>

據(jù)Norwood教授所說，應(yīng)用于透鏡的新材料可讓IR攝像頭和傳感器設(shè)備的價(jià)格更低，方便消費(fèi)者使用。潛在的消費(fèi)應(yīng)用包括經(jīng)濟(jì)型自動駕駛汽車以及用于安全或防火的家庭熱成像。

與2014年研發(fā)的第一代紅外中波長透明含硫塑料相比，新聚合物更堅(jiān)固、更耐熱。此種新透鏡在更寬的光譜窗口范圍內(nèi)是透明的，光譜可延伸至長波IR，而且遠(yuǎn)比現(xiàn)有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的鍺金屬透鏡便宜。鍺是一種昂貴、很重、稀有且有毒的材料。

由于鍺具有諸多缺點(diǎn)，Puyn實(shí)驗(yàn)室的研究生兼論文第一作者Tristan Kleine認(rèn)為，含硫塑料是一種具有吸引力的替代材料。不過，制造透明的塑料是一件很棘手的事情。

Kleine表示，產(chǎn)生有用的光學(xué)特性的成分，如硫-硫鍵，同時(shí)也會損害材料的強(qiáng)度和耐熱性。此外，由于幾乎所有的有機(jī)分子都會吸收IR光線，為了增加材料的強(qiáng)度所增加的其他有機(jī)分子又會導(dǎo)致透明度降低。

為了克服上述挑戰(zhàn)，Kleine與化學(xué)系研究生Meghan Talbot以及化學(xué)與生物化學(xué)系教授Dennis Lichtenberger合作，利用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)了不吸收IR的有機(jī)分子，并且預(yù)測了候選材料的透明度。Kleine表示：“如果在實(shí)驗(yàn)室中測試此類材料可能需要花上好幾年的時(shí)間，但是利用此種方法可以極大地加快新材料的設(shè)計(jì)速度?！?/p>

需要超過1700華氏度（約合926.67攝氏度）才能將鍺熔化、成形。不過，由于含硫聚合物透鏡含有特殊的化學(xué)物，可以在更低的溫度下成形。

Pyun表示：“此種新型含硫塑料的主要優(yōu)點(diǎn)之一是，可以在比鍺更低的溫度下，被加工成有用的光學(xué)元件，用于攝像頭或傳感器，同時(shí)還能夠保持良好的熱機(jī)械性能，防止開裂或出現(xiàn)劃痕。” Norwood補(bǔ)充表示：“該種材料的可靠性基本相當(dāng)于常規(guī)上用于眼鏡的光學(xué)聚合物。”（文中圖片均來自亞利桑那大學(xué)）

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