Tìm hiểu về kính nhìn ban đêm được chế tạo từ chất thải lưu huỳnh

Bức ảnh bên trái của nhà nghiên cứu Jared Griebel được chụp qua một miếng chất dẻo thông thường bằng một camera hồng ngoại. Loại chất dẻo bình thường sẽ không cho phép tia hồng ngoại đi xuyên qua. Ảnh Griebel ở bên phải được chụp bằng một tia hồng ngoại thông qua một miếng chất dẻo làm bằng lưu huỳnh. (Courtesy of Eustace L. Dereniak, University of Arizona College of Optical Sciences)

Một nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng lưu huỳnh thải ra trong quá trình tinh chế nhiên liệu hóa thạch có thể được chuyển hóa thành các thấu kính chất dẻo vừa nhẹ mà lại khá rẻ để dùng trong các thiết bị hồng ngoại, bao gồm kính nhìn vào ban đêm.

Các nhà khoa học đã chụp được thành công các bức ảnh thân nhiệt người thông qua một miếng chất dẻo mới. Nhưng, nếu chụp một bức ảnh thông qua lớp chất dẻo hay dùng trong các thấu kính thông thường thì trái lại sẽ không thể hiển thị được hình ảnh thân nhiệt của con người.

“Đây là lần đầu tiên chúng tôi có được một chất liệu polyme được dùng để chụp được các bức ảnh nhiệt chất lượng cao như thế này—và điều này có ý nghĩa rất lớn,” Jeffrey Pyun, phó giáo sư hóa học và sinh hóa tại trường Đại Học Arizona , nói. “Ngành công nghiệp chế tạo đã khao khát có được thứ này trong cả mấy thập kỷ rồi.”

Các thấu kính và các mẫu thử nghiệm thế hệ sau này sẽ có thể được sử dụng cho bất cứ thứ gì liên quan đến việc dò nhiệt và ánh sáng hồng ngoại, như là các camera cầm tay để kiểm tra vị trí nguồn năng lượng trong gia đình, các mắt kính nhìn trong đêm, các hệ thống giám sát vòng ngoài, và các ứng dụng dò tìm từ xa khác, Robert A.Norwood, giáo sư quang học, nhận định.

Công nghệ xây dựng thông minh

Các thấu kính cũng có thể được sử dụng bên trong các máy dò để dò tìm các loại khí như là khí Cacbonic (CO2). Một số công nghệ xây dựng thông minh đã sử dụng các máy dò khí CO2 để điều chỉnh mức độ nóng lạnh dựa vào số người bên trong nhà. Trái ngược với các chất liệu được sử dụng hiện nay trong công nghệ hồng ngoại, chất dẻo mới này không hề đắt tiền, mà lại nhẹ, và có thể dễ dàng nhào nặn thành nhiều loại hình dáng khác nhau, Pyun nói.

Việc thử nghiệm tính chất quang học của thấu kính sử dụng chất liệu mới này đã cho thấy rằng chúng trong suốt đối với tia hồng ngoại dải sóng trung, nghĩa là các thấu kính có công suất hội tụ quang học cao. Khám phá này có thể đưa ra phương pháp mới trong việc tận dụng lượng lưu huỳnh còn dư sau quá trình  tinh chế dầu và khí đốt tự nhiên. Mặc dù loại chất thải này đã được sử dụng trong một số ngành công nghiệp nhất định, nhưng sản lượng lưu huỳnh hình thành từ nhiên liệu hóa thạch tinh chế vượt xa nhu cầu sử dụng hiện tại.

Như được đăng online lên tạp chí Chất Liệu Cao Cấp (Advanced Materials), chất dẻo mới này trong suốt đối với các bước sóng ánh sáng thuộc dải hồng ngoại tầm trung từ 3 đến 5 micrômet—dải sóng này có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp hàng không và công nghiệp quốc phòng. Các thấu kính sử dụng loại chất dẻo này cũng có công suất quang hoặc công suất hội tụ cao—nghĩa là chúng không cần phải được chế tạo quá dày để tập trung vào các vật thể có khoảng cách gần, từ đó làm chúng nhẹ hơn vì lượng vật liệu chế tạo được giảm bớt.

Dựa vào hàm lượng lưu huỳnh trong chất dẻo, các thấu kính có một chỉ số khúc xạ trong khoảng từ 1,865 đến 1,745. Hầu hết các chất polyme đã được phát triển cho tới hiện nay có chỉ số khúc xạ dưới mức 1,6 và truyền ít ánh sáng trong dải hồng ngoại tầm trung hơn.

Pyun và các đồng nghiệp của ông đã công bố một phát minh về một chất dẻo loại mới và tiềm năng ứng dụng của nó trong pin lưu huỳnh-lithium vào năm 2013. Ông, cùng với tác giả đầu tiên Jared J. Griebel, một ứng viên tiến sỹ ngành hóa học và sinh hóa, đã nỗ lực để biến đổi chất lỏng lưu huỳnh thành một chất dẻo hữu ích có thể được sản xuất với quy mô lớn trên thị trường.

Làm kính giống việc nướng bánh CupCake

Các nhà hóa học đặt tên cho quá trình này là “quá tình lưu hóa đảo ngược” vì lưu huỳnh trở thành một thành phần chủ đạo với một lượng nhỏ của một chất phụ gia. Lưu hóa là một quy trình hóa học tăng độ bền chắc của cao su bằng cách thêm một lượng nhỏ lưu huỳnh vào thành phần cao su.

Để làm các thấu kính, Griebel đã đổ hỗn hợp chất lỏng vào một khuôn silicone giống với cái dùng để nướng bánh cupcake.

“Bạn có thể lấy các thấu kính ra khỏi khuôn một khi nó đã được làm nguội,” ông nói. “Chế tạo các thấu kính với quy trình này—chỉ cần hai chất liệu và nhiệt. Quá trình này thật sự không thể đơn giản hơn nữa.”

Bước tiếp theo là so sánh các tính chất của chất dẻo mới với các chất dẻo hiện tại và tìm ra các ứng dụng thực tế khác như là sợi quang học. Họ đã đăng ký hồ sơ để chứng nhận bản quyền quốc tế cho quy trình chất hóa học mới này cũng như các ứng dụng của nó đối với thấu kính.

Các nhà khoa học tại Đại học Quốc gia Seoul tại Hàn Quốc và tại Đại học Delaware đã đóng góp cho nghiên cứu này. Hội Hóa học Hoa Kỳ, Quỹ Nghiên cứu Dầu khí, Quỹ Khoa học Quốc gia, Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Hàn Quốc, Bộ Giáo dục, Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc, Quỹ Khởi xướng Nghiên cứu thuộc Đại học Công nghệ Arizona, và tổ chức Nghiên cứu Khoa học thuộc Văn phòng Lực lượng Không quân Hoa Kỳ đã tài trợ cho nghiên cứu này.

Nguồn: Đại Học Arizona. Tái bản từ trang Futurity.org dưới Bản Quyền Creative Commons 3.0.

Dịch Việt ngữ bởi: Việt Nguyên
Để đọc bản gốc trên Epoch Times, vui lòng click vào đây.

Theo Việt Đại Kỷ Nguyên