Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) разработали оптоволокно, которое не только проводит и модулирует свет, но и вызывает и воспринимает изменения давления. Конечный продукт содержит сердцевину, способную проводить свет, пьезоэлектрический слой и электроды, передающие электрические сигналы пьезоэлектрическому слою и обратно.
Под воздействием тока этот слой вызывает сокращения волокна, что может быть использовано, например, для создания акустических волн, сообщает Компьюлента со ссылкой на публикации MIT.
Многофункциональные волокна могут применяться в производстве различных типов датчиков и "умных" тканей, способных модулировать оптический сигнал.
С помощью интеграции тепло- и светочувствительных материалов научная группа под руководством профессора Йоэля Финка изготовила волокна, которые выполняют роль простых датчиков. К ним добавили новый уровень функциональности посредством слоя пьезоэлектрического материала.
Он преобразовывает электрические сигналы в механические изменения и наоборот, что и позволяет волокну чувствовать изменение давления.
Волокно имеет отражающий слой, который выполняет роль своеобразного оптического переключателя. Он взаимодействует со световой волной определённых длин, которые обусловлены толщиной слоёв. Если электрический импульс заставит «зеркало» сократиться, цвет, с которым будет взаимодействовать слой, изменится. Таким образом любая ткань или поверхность может стать экраном. Причем говорящим - в силу способности волокна создавать звуковые волны.
Йоэль Финк считает, что его детище ждёт большое будущее. Например, если волокно заткать в коврик у двери, оно сможет посчитать количество человек, прошедших по нему. Если его внедрить в композиционные материалы конструкционного назначения, оно сообщит о трещинах задолго до того, как они станут опасными.
Однако наиболее заманчивая область применения новинки — биомедицина. Диаметр волокон меньше микрометра, так что их можно отправить внутрь сосудов и органов для мониторинга сердечного ритма, кровотока, биомаркеров и т. д. Способность волокон проводить инфракрасное излучение и звуковые сигналы позволит им заменить ультразвуковое исследование, электрокардиографию и химическую спектрометрию.
Главная сложность в производстве такого волокна заключается в необходимости правильной укладки слоёв. Нужно было подобрать материалы, которые не только обладают подходящими свойствами, но ещё и плавятся при одинаковой температуре. Ученым потребовалось несколько лет на разработку процесса формирования заготовки, которая затем нагревается и превращается в тоненькое волокно из полимеров и металлов.
