Bæredygtige optiske fibre udviklet af methylcellulose

Forskere fra Tampere University og Aalto University har udviklet optiske fibre fra methylcellulose, et almindeligt anvendt cellulosederivat. Fundet åbner nye veje til kortdistanceoptiske fibre ved hjælp af bæredygtig og miljøvenlig fiberbehandling. Fundet blev offentliggjort i tidsskriftet Lille .

De state-of-the-art optiske silicaglasfibre kan bære lyssignaler over snesevis af kilometer med meget lavt optisk tab og levere højkapacitetskommunikationsnetværk. Imidlertid, deres skørhed, lav strækbarhed og energiintensivitet gør dem mindre egnede til lokale applikationer med kort rækkevidde og enheder såsom biler, digitale husholdningsapparater, stoffer, laser kirurgi, endoskopi og implanterbare enheder baseret på optiske fibre. Den bæredygtige løsning på disse kan findes inden for biopolymerbaserede optiske fibre.

"Den brede tilgængelighed af celluloseholdige råmaterialer giver en fremragende mulighed for at afdække det skjulte potentiale af vedvarende materialer til praktiske anvendelser gennem bæredygtige fiberforarbejdningsruter, " siger lektor Nonappa, hvis forskerhold ved Tampere Universitet udvikler biopolymerbaserede optiske fibre til kortdistanceapplikationer.

Konventionelt, de optiske polymer- eller plastfibre bruges til kortdistanceapplikationer, men deres behandling kan involvere relativt høje temperaturer og brug af farlig kemisk behandling.

"Ved at bruge methylcellulosehydrogel, vi har vist, at optiske fibre kan fremstilles ved stuetemperatur ved hjælp af en simpel ekstruderingsmetode uden nogen kemiske tværbindere. De resulterende fibre er meget gennemsigtige, mekanisk robust, fleksibel og viser lavt optisk tab, " fastslår Nonappa.

Biopolymer-baserede optiske fibre velegnet til multifunktionelle sensorer

Ud over ren lyssignaltransmission, de optiske methylcellulosefibre kan let modificeres og funktionaliseres.

"Hydrogelmatrixen tillader ligetil tilføjelse af forskellige molekyler og nanopartikler uden at kompromittere fibrenes mekaniske egenskaber eller lysudbredelsesevner, hvilket gør dem velegnede til multifunktionelle sensorer, " siger doktorgradsforsker Ville Hynninen, avisens første forfatter.

For eksempel, inkorporerer en ekstremt lav massefraktion af proteinovertrukne guld nanoclusters produceret selvlysende optiske fibre, og fungerede også som en fiberbaseret giftige metalionsensor.

Samlet set, de præsenterede resultater og overfloden af ​​cellulosederivater og råmaterialer tilskynder til yderligere forskning og optimering af cellulose-afledte optiske komponenter og enheder.

"Luminescent Gold Nanocluster-Methylcellulose Composite Optical Fibres with Low Attenuation Coefficient and High Photostability" blev offentliggjort i Lille .