Il nuovo meraviglioso polimero sblocca l'ottica per l'imaging termico a prezzi accessibili

Oct 28, 2023

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Il polimero appena scoperto può essere modellato in una varietà di lenti con eccezionale trasparenza all’infrarosso (Immagine: Tonkin et al.)

Ricercatori australiani hanno scoperto un polimero a basso costo con "la più alta trasparenza all'infrarosso a onda lunga mai riscontrata per una plastica" che potrebbe sbloccare obiettivi convenienti per le termocamere.

Secondo quanto riportato su Advanced Optical Materials, il polimero potrebbe rappresentare un’alternativa economicamente vantaggiosa ai vetri attualmente utilizzati per produrre ottiche a infrarossi.

L'imaging termico e a infrarossi viene utilizzato in settori quali quello aerospaziale, della difesa, della sicurezza e sorveglianza, della medicina, dell'ingegneria elettrica, dell'esplorazione spaziale e del funzionamento di veicoli autonomi.

Tuttavia, i materiali ottici attualmente utilizzati per produrre lenti a infrarossi, vale a dire vetri di germanio o calcogenuro, possono essere costosi e stanno diventando sempre più difficili da trovare. Il germanio è un elemento che scarseggia e ha un prezzo elevato – le lenti realizzate con esso possono costare migliaia di dollari – mentre gli occhiali al calcogenuro sono spesso realizzati utilizzando elementi tossici come l’arsenico o il selenio.

Alla ricerca di un’alternativa tanto necessaria, un team multidisciplinare della Flinders University di Adelaide, in Australia, ha sviluppato una soluzione utilizzando un polimero completamente nuovo a base di zolfo e ciclopentadiene, due materiali ampiamente disponibili e quindi molto convenienti. Lo zolfo viene prodotto in molti milioni di tonnellate nella raffinazione del petrolio, con miliardi di tonnellate disponibili anche in depositi geologici, mentre il ciclopentadiene è derivato anche da materiali a basso costo prodotti nella raffinazione del petrolio.

I ricercatori hanno combinato i due materiali insieme in un reattore di nuova concezione per produrre un polimero nero con “la più alta trasparenza alla luce infrarossa a onda lunga mai registrata per una plastica”. Il reattore consente di combinare i componenti monomerici a prezzi accessibili in forma gassosa, un'impresa precedentemente considerata impossibile da altri ricercatori della zona, secondo il team di Flinders.

Il polimero risultante può quindi essere stampato in una varietà di lenti, con metodi notevolmente più veloci rispetto alla produzione di lenti che implica processi meccanici come la fresatura, ad esempio. Inoltre, il nuovo polimero è così conveniente che la quantità necessaria per produrre una lente da 1 g costa meno di 1 centesimo.

"Il materiale combina prestazioni elevate, basso costo e produzione efficiente", afferma il dottorando Sam Tonkin, primo autore del nuovo articolo. "Ha il potenziale per espandere l'uso della termografia a nuovi settori che in precedenza erano limitati dal costo elevato delle lenti in germanio o calcogenuro. Si tratta di un campo in rapido sviluppo che vedrà progressi entusiasmanti nei prossimi anni."

Il fatto che il polimero sia nero si presterà anche all'occultamento di apparecchiature di imaging termico, ad esempio nelle applicazioni di sorveglianza, aggiungono i ricercatori.