Fibra fotocrômica multicolorida comercialmente promissora, produzida em massa
a Fotografia da linha de fabricação em escala industrial da fibra fotocrômica. A barra de escala corresponde a 0,5 m. b Ilustração esquemática da fabricação da fibra fotocrômica. A inserção mostra uma fotografia da fibra fotocrômica fabricada e iluminada. A barra de escala corresponde a 10 cm. c Comparação da atenuação da luminescência na direção de transmissão entre este trabalho e o produto comercial (fibra difusora de luz). df Micrografia óptica em corte transversal de três tipos de fibra fotocrômica, mostrando um número diferente de núcleos na fibra, d para cor vermelha de núcleo único. e para cores vermelho e verde dual-core e f para cores vermelho, verde e azul tri-core. A barra de escala em cada caso corresponde a 200 μm. g-i Fotografias da fibra fotocrômica sob observação radial. g para cor vermelha em ângulos de 0°, 90°, 180° e 270°, h para cores vermelho e verde dual-core em ângulos de 0°, 90°, 180° e 270°, e i para vermelho tri-core , verde e azul em ângulos de 0°, 90°, 180° e 270°. A barra de escala em cada caso corresponde a 500 μm. Crédito:Guangming Tao A fibra, sendo o material vestível com aplicação mais longa na história da humanidade, é atualmente um substrato ideal para dispositivos vestíveis devido à sua excelente respirabilidade, flexibilidade e capacidade de se adaptar perfeitamente à forma irregular 3D do corpo humano. Como meio de visualização no campo das fibras funcionais, a fibra emissora de luz quebra a rigidez da interface de exibição tradicional e espera-se que se torne uma interface de interação emergente.
As atuais fibras emissoras de luz comerciais são fibras ópticas poliméricas e fibras difusoras de luz Corning Fibrance. Estas fibras utilizam ranhuras artificiais ou espaços de ar para perturbar as condições de reflexão interna total, induzindo assim ativamente o vazamento de luz. No entanto, a uniformidade do brilho na transmissão e na direção circunferencial não pode ser garantida devido a perdas de transmissão e defeitos artificiais, limitando significativamente a sua aplicação como fontes de luz de linha.
Em um novo artigo publicado em Light:Science &Applications , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Guangming Tao, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong, e pelo professor Yan-Qing Lu, da Universidade de Nanjing, alcançou uma fibra fotocrômica altamente flexível e uniformemente luminescente com base em um método de desenho térmico produzido em massa.
A equipe utilizou materiais fluorescentes em fibra óptica polimérica para regular seu espectro de radiação externo e obter luminescência uniforme através do efeito de saturação. Eles também alcançaram amplo controle de gama de cores em uma única fibra, otimizando a estrutura da fibra para misturar as cores primárias RGB.
A equipe de pesquisa integrou as fibras fotocrômicas controláveis em várias interfaces interativas vestíveis, que realizaram interações diversificadas, como emoção e comunicação, usando roupas diárias e forneceram uma nova maneira de realizar a interação humano-computador. Espera-se que traga novas mudanças ao estilo de vida humano em comunicação, navegação, cuidados de saúde, wearables e Internet das Coisas.
Beneficiando-se da designabilidade estrutural e da regulação diversificada das pré-formas compostas, os autores usam material de polimetilmetacrilato como camada interna guiadora de luz e integram material compósito fluorescente com menor índice de refração na camada externa.
Esta estrutura coaxial permite a reflexão interna total da luz dentro da fibra enquanto utiliza o efeito de conversão de comprimento de onda do material fluorescente para obter uma emissão de luz uniforme e abrangente.
Ao mesmo tempo, seguindo o princípio da mistura de cores RGB, múltiplas camadas centrais guiadoras de luz e materiais fluorescentes com cores diferentes são encapsulados dentro de uma única fibra para realizar a regulação de um sistema multicolorido. Finalmente, os materiais PVDF fisicamente e quimicamente estáveis são integrados na parte externa da fibra para conseguir a vedação e proteção dos materiais funcionais. uma ilustração esquemática do sistema de interação baseado em fibra fotocrômica. b Fotografia da pulseira vestível. A barra de escala corresponde a 2 cm. c Correspondência entre resposta de capacitância e cores emissoras de luz sob diferentes posições de toque. d Fotografia da fibra fotocrômica integrada em camisetas. A barra de escala corresponde a 10 cm. e Sistema de exibição interativo vestível que reflete o estado emocional atual do usuário com base em sua expressão facial. f Fotografia da fibra fotocrômica em interiores automotivos. A barra de escala corresponde a 10 cm. g Fibra fotocromática disposta num aquário para demonstrar a sua iluminação subaquática. A barra de escala corresponde a 5 cm. Crédito:Guangming Tao "A fibra fotocrômica que projetamos supera principalmente as fibras emissoras de luz existentes em três aspectos dos defeitos:1) alcançando emissão de luz uniforme e abrangente, utilizando o efeito de conversão de comprimento de onda do material fluorescente. 2) Aproveitando as características de múltiplos guias de onda camadas centrais dentro de uma fibra multicore que podem ser controladas individualmente em segmentos e alcançar uma regulação de gama de cores mais ampla em uma única fibra, modulando o brilho da fonte de luz nas camadas centrais acopladas 3) Preparação de cem metros com base no desenho térmico industrial. processo que supera as deficiências da preparação de fibra luminescente tradicional, como tempo de ciclo longo, comprimento efetivo curto e alto custo de preparação."
"A alta eficiência de produção de fibras fotocrômicas facilita o atendimento à demanda substancial do fornecimento industrial têxtil. Essas fibras podem ser facilmente incorporadas em vários usos diários por meio de técnicas de costura e tricô, fornecendo uma nova abordagem para alcançar interfaces interativas e vestíveis flexíveis."
"Tentamos integrá-lo em vários cenários de interação vestível para demonstrar a viabilidade das fibras fotocrômicas como uma ferramenta auxiliar de tecnologia de comunicação e também fornecer uma nova maneira de pensar para a integração multimodal de têxteis inteligentes. Sem levantar preocupações de privacidade, este avanço poderia abrir novas áreas para futuras cidades inteligentes, casas inteligentes, interfaces homem-computador e monitoramento da saúde", dizem os cientistas.
Mais informações: Pan Li et al, Visor de fibra fotocrômica multicolorido vestível e interativo, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01383-8 Informações do diário: Luz:Ciência e Aplicações
