利用生質資源以低成本開發具有紅外光透過性之高分子材料

 

刊登日期:2020/11/20
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日本筑波大學與產業技術總合研究所(AIST)利用藻類油脂、植物由來的精油成份,以及剩餘資源的硫黃,開發了一項具有紅外光透過性,並擁有橡膠般彈力性的高分子材料。

近年來,負碳排放(Carbon Negative)材料的開發備受期待與重視,筑波大學與AIST就利用藻類油脂與植物製作所得之萜烯類(Terpenes),結合石油精製過程中產生的剩餘資源-硫黃,開發了一項低成本且容易成形加工的紅外光領域之光學材料。目前紅外線光學元件材料多採用鍺或矽、硒化鋅等無機物質,但有原材料或製造成本高、不易加工等缺點。

研究團隊則以藻類油脂、硫黃及萜烯類做為基本原料,並將溫度、時間等反應條件、混合比例予以最佳化,成功地合成出具有紅外光透過性,且有優異加工性、彈性之材料。無需溶媒或觸媒,僅須將3種材料混合、加熱,以單純的製程就能製造。

在成形方面也相當容易,除了熱壓等一般成形方法之外,亦可在架橋尚處於未進行的階段時,將具有流動性的材料注入鑄模中,加熱後讓架橋作用,固定後成形。由於可以使用比金屬鑄模低價的矽鑄模,因此可進一步達到製程的低成本化。

此外,研究團隊利用新材料成形製作了柱面透鏡(Cylindrical Lens),並活用材料的彈性,確認透鏡焦點可以改變位置。在實驗中,將波長5.1μm、箭頭形狀的紅外光圖案入射至透鏡,並以紅外線攝影機檢測穿透光,確認箭頭圖案會隨著外力延伸或收縮透鏡產生變化。利用此項研究成果,將可望促進機械式透鏡驅動構造的簡單化。今後研究團隊將透過活用其他新生物質資源或是配合比例的最佳化,進一步提高材料的紅外光透過性,並推動與企業的應用合作。


資料來源: http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/p202010262200.pdf
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