華盛頓州立大學(xué)(Washington State University)和俄亥俄州立大學(xué)(Ohio State University)的研究人員近日創(chuàng)造了一種低成本且簡(jiǎn)便制造定制鏡片的方法，可以幫助制造商避免光學(xué)制造所需的昂貴模具。

在機(jī)械和材料工程學(xué)院助理教授李磊和研究生Mojtaba Falahati的帶領(lǐng)下，研究人員開發(fā)了一種液滴模具，這是用液滴模擬它們可以用磁鐵操縱來制造出各種形狀和尺寸的鏡片。高質(zhì)量鏡頭越來越多地應(yīng)用于從相機(jī)到自動(dòng)駕駛汽車以及幾乎所有機(jī)器人的所有領(lǐng)域，但其制造中使用的傳統(tǒng)模塑和鑄造工藝需要復(fù)雜且昂貴的金屬模具。因此制造商主要限于批量生產(chǎn)一種鏡頭。

李教授說：“模具精確完成很難做，不值得讓模具小批量生產(chǎn)。”為了在手機(jī)上開發(fā)便攜式實(shí)驗(yàn)室閱讀器，研究人員在尋找鏡頭時(shí)，他們就遇到了這個(gè)問題。他們首先嘗試使用3D打印制作自己的鏡頭但發(fā)現(xiàn)難以控制鏡頭形狀。然后他們提出了使用磁鐵和液體表面張力的想法，從而創(chuàng)造出自由流動(dòng)的模具。

他們將微小的磁性鐵顆粒放入液滴中，制造了一個(gè)用磁鐵包圍液滴的裝置。然后他們將透鏡中使用的塑料材料倒在液滴上，當(dāng)他們施加磁場(chǎng)時(shí)，液滴呈錐形鏡片形狀為塑料鏡片材料創(chuàng)造一個(gè)模具。一旦他們將塑料固化，它就會(huì)變硬并具有與商業(yè)購買的鏡片相同的光學(xué)性能和成像質(zhì)量。液滴保持分離可以重復(fù)使用。

磁鐵可以移動(dòng)來改變磁場(chǎng)、模具的形狀以及由此產(chǎn)生的透鏡。研究人員還使用較大或較小的水滴來制造不同大小的鏡片。李教授說：“我們通過引入創(chuàng)新的可控液體模具將界面張力的概念引入光學(xué)領(lǐng)域，這種新穎的工藝使我們能夠調(diào)節(jié)磁滴的形狀并制造鏡片而無需制造昂貴的模具?！?