Pesquisadores da Universidade de Oxford desenvolveram um sensor feito de fibra de safira que pode tolerar temperaturas extremas, com potencial para permitir melhorias significativas na eficiência e redução de emissões na indústria aeroespacial e na geração de energia.
O trabalho, publicado na revista Optics Express , usa uma fibra óptica de safira – um fio de safira industrializado com menos de meio milímetro de espessura – que pode suportar temperaturas acima de 2.000°C. Quando a luz é injetada em uma extremidade da fibra de safira, parte é refletida de volta a partir de um ponto ao longo da fibra que foi modificado para ser sensível à temperatura (conhecido como rede de Bragg). O comprimento de onda (cor) desta luz refletida é uma medida da temperatura naquele ponto.

A pesquisa resolve um problema de 20 anos com sensores existentes – enquanto a fibra de safira parece muito fina, em comparação com o comprimento de onda da luz é enorme. Isso significa que a luz pode seguir muitos caminhos diferentes ao longo da fibra de safira, o que resulta em muitos comprimentos de onda diferentes sendo refletidos ao mesmo tempo. Os pesquisadores superaram esse problema escrevendo um canal ao longo do comprimento da fibra, de modo que a luz ficasse contida em uma pequena seção transversal, com um centésimo de milímetro de diâmetro. Com essa abordagem, eles conseguiram fazer um sensor que reflete predominantemente um único comprimento de onda de luz.

A demonstração inicial foi em um pequeno comprimento de fibra de safira de 1 cm de comprimento, mas os pesquisadores prevêem que comprimentos de até vários metros serão possíveis, com vários sensores separados ao longo desse comprimento. Isso permitiria que as medições de temperatura fossem feitas em um motor a jato, por exemplo. Usar esses dados para adaptar as condições do motor em voo tem o potencial de reduzir significativamente as emissões de óxido de nitrogênio e melhorar a eficiência geral, reduzindo o impacto ambiental. A resistência da safira à radiação também oferece aplicações nas indústrias de energia espacial e de fusão.

O membro da equipe de pesquisa, Dr. Mohan Wang, do Departamento de Ciências da Engenharia da Universidade de Oxford, disse:

“Os sensores são fabricados usando um laser de alta potência com pulsos extremamente curtos e um obstáculo significativo impedia que a safira rachasse durante esse processo”.

Mark Jefferies, chefe da University Research Liaison da Rolls-Royce plc disse:"Esta é uma notícia emocionante e mais uma importante conquista científica resultante de nossa parceria de longa data com a Universidade de Oxford. medição pontual de temperatura em ambientes hostis, melhorando o controle, a eficiência e a segurança. Estamos ansiosos para trabalhar com a Universidade de Oxford para explorar seu potencial."

Rob Skilton, chefe de pesquisa da RACE, Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido, disse:"Essas fibras ópticas de safira terão muitas aplicações potenciais diferentes dentro dos ambientes extremos de uma usina de energia de fusão. Essa tecnologia tem o potencial de aumentar significativamente as capacidades de sensores e sistemas de manutenção robótica neste setor, ajudando a UKAEA em sua missão de fornecer energia de fusão segura, sustentável e de baixo carbono para a rede."

O artigo completo "Single-mode sapphire fiber Bragg grating" pode ser lido em Optics Express . + Explorar mais

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