p Dados e sinais podem ser transmitidos de forma rápida e confiável com fibras de vidro - desde que a fibra não se quebre. Uma forte flexão ou tensão de tração pode destruí-lo rapidamente. Uma equipe da Empa desenvolveu agora uma fibra com um núcleo de glicerol líquido que é muito mais robusto e pode transmitir dados com a mesma confiabilidade. E essas fibras podem até ser usadas para construir componentes micro-hidráulicos e sensores de luz. p "Em termos de fibras poliméricas opticamente condutoras, tentamos todos os tipos de coisas, "diz Rudolf Hufenus." Mas mesmo com os melhores núcleos de fibra sólida, nunca poderemos alcançar tal elasticidade como com nossa fibra cheia de líquido. ”A combinação especial de propriedades ópticas e mecânicas pode agora abrir novos mercados para a fibra de dois componentes da Empa ao lado da fibra de vidro estabelecida.

p Os cabos de fibra óptica são ideais para transmissão de dados em longas distâncias. A tecnologia é experimentada e testada e é usada em grande escala. Mas as fibras de vidro só podem ser dobradas em uma extensão limitada e são muito sensíveis ao estresse de tração. Fibras de plástico, por outro lado, são normalmente usados ​​para distâncias de transmissão mais curtas:para edifícios individuais, instalações da empresa ou em veículos. O núcleo dessas fibras geralmente é feito de PMMA - também conhecido como plexiglas - ou policarbonato de polímero. Embora esses materiais transparentes sejam mais flexíveis do que o vidro, eles são quase tão sensíveis às forças de tração. "Assim que uma microfissura se forma no núcleo da fibra, a luz é espalhada por ele e perdida, "Hufenus explica." Portanto, a transmissão de dados inicialmente se deteriora, e mais tarde, o núcleo da fibra pode até rasgar completamente neste ponto enfraquecido. "

p É aqui que a experiência da Empa entra em jogo:nos últimos sete anos, o laboratório de fibras avançadas em St. Gallen foi o lar de uma máquina que pode produzir fibras de quilômetros de comprimento preenchidas com um líquido. Com esta experiência, A Empa é uma líder mundial. "As fibras de dois componentes com núcleo sólido existem há mais de 50 anos, "diz Hufenus." Mas fabricar um núcleo líquido contínuo é consideravelmente mais complexo. Tudo tem que ser perfeito. "

p O pesquisador da Empa se perguntava:esse núcleo líquido também não poderia ser usado para transmissão de luz? Foi o físico de Genebra, Jean-Daniel Colladon, quem primeiro conduziu a luz ao longo do interior de um jato de água em 1842 - e assim descobriu uma das bases físicas para a tecnologia de fibra óptica de hoje.

p Para condução de luz em fibras ocas com núcleo líquido, Contudo, tudo tem que ser ajustado de novo. A diferença nos índices de refração entre o líquido e o material de revestimento transparente é crucial:O índice de refração do líquido deve ser significativamente maior do que o do material de revestimento. Só então a luz será refletida na interface e permanecerá presa dentro do núcleo líquido.

p Ao mesmo tempo, todos os ingredientes devem ser termicamente estáveis. "Os dois componentes da fibra devem passar pela nossa fieira juntos sob alta pressão e a 200 a 300 graus Celsius, "diz o pesquisador da Empa." Portanto, precisamos de um líquido com índice de refração adequado para funcionalidade e com a menor pressão de vapor possível para produzir a fibra. "A equipe decidiu por um núcleo líquido feito de glicerol e uma bainha feita de um fluoropolímero.

p Grande alongamento reversível

p O experimento foi um sucesso:a fibra produzida pela equipe da Empa pode resistir a até dez por cento de alongamento e depois retornar ao seu comprimento original - nenhuma outra fibra óptica de núcleo sólido é capaz de fazer isso.

p Mas a fibra não é apenas extremamente extensível, também pode medir o quanto foi esticado. Hufenus e sua equipe adicionaram uma pequena quantidade de um corante fluorescente ao glicerol e examinaram as propriedades ópticas dessa fibra luminescente durante o processo de alongamento. O resultado:quando a fibra é esticada, o caminho da luz é alongado, mas o número de moléculas de corante na fibra permanece constante. Isso leva a uma pequena mudança na cor da luz emitida, que pode ser medido usando eletrônicos adequados. Assim, a fibra cheia de líquido pode indicar uma mudança no comprimento ou uma carga de tração que está ocorrendo.

p "Esperamos que nossas fibras cheias de líquido possam ser usadas não apenas para transmissão e detecção de sinais, mas também para transmissão de força em micromotores e microhidráulica, "Hufenus diz. A composição exata da bainha da fibra e do enchimento pode então ser adaptada para atender aos requisitos da aplicação específica.