Mojtaba Falahati, étudiante diplômé, tient une lentille faite maison.

Des chercheurs de l’Université de l’État de Washington et de l’Université de l’État de l’Ohio ont mis au point un moyen simple et peu coûteux de fabriquer des lentilles sur mesure qui pourrait aider les fabricants à éviter les moules coûteux nécessaires à la fabrication optique.

Sous la direction de Lei Li, professeur adjoint à l’École de génie mécanique et des matériaux et l’étudiant diplômé, Mojtaba Falahati, les chercheurs ont mis au point un moule liquide à partir de gouttelettes qu’ils peuvent manipuler avec des aimants pour créer des lentilles aux formes et aux tailles variées. Leurs travaux sont présentés sur la couverture de la revue Applied Physics Letters.

Les objectifs de haute qualité sont de plus en plus utilisés dans tout, des caméras aux voitures autonomes, en passant par pratiquement tous les robots, mais les procédés traditionnels de moulage et de coulage utilisés dans leur fabrication nécessitent des moules métalliques sophistiqués et coûteux. Ainsi, les fabricants se limitent pour la plupart à la production en série d’un seul type d’objectif.

« Les moules sont finis avec précision et sont difficiles à fabriquer, » assure Lei Li. « Ça ne vaut pas la peine de faire un moule pour les petites séries. »

Les chercheurs se sont heurtés directement au problème alors qu’ils cherchaient des lentilles pour leurs travaux de développement d’un lecteur de laboratoire portable sur un téléphone.

Lei Li (à gauche), professeur adjoint et l’étudiant diplômé Mojtaba Falahati

Ils ont d’abord essayé de fabriquer leurs propres lentilles en utilisant l’impression 3D, mais ils ont trouvé difficile de contrôler la forme de la lentille. Ils ont ensuite eu l’idée d’utiliser des aimants et la tension superficielle des liquides pour créer littéralement des moules à écoulement libre.

Ils ont placé de minuscules particules magnétiques de fer dans des gouttelettes de liquide et ont construit un dispositif pour entourer les gouttelettes d’aimants. Ils ont ensuite versé la matière plastique utilisée dans les lentilles sur la gouttelette. En appliquant un champ magnétique, la gouttelette a pris la forme d’une lentille conique, créant ainsi un moule pour le matériau plastique de la lentille. Après avoir traité le plastique, le plastique a durci et avait les mêmes propriétés optiques et la même qualité d’image qu’un verre acheté dans le commerce. La gouttelette de liquide reste séparée et peut être réutilisée.

Les aimants peuvent être déplacés pour modifier le champ magnétique, la forme du moule et la lentille résultante. Les chercheurs ont également utilisé des gouttelettes plus grosses ou plus petites pour créer des lentilles de différentes tailles.

« Nous avons introduit le concept de tension interfaciale dans le domaine de l’optique en introduisant un moule liquide contrôlable innovant « , explique Lei Li. « Ce nouveau procédé nous a permis de réguler la forme d’une goutte magnétique et de créer des lentilles sans avoir à fabriquer des moules coûteux. »

https://news.wsu.edu/2019/05/20/researchers-develop-new-lens-manufacturing-technique/