211service.com
Chytrá vlákna
Vysoce výkonné lasery, procházející tělem uvnitř tenkých optických vláken, mohou rychle a přesně spálit nádory lemující jícen, střeva nebo průdušky. Existuje však riziko: pokud selžou stěny vláken, paprsek laserového světla může uniknout a poškodit zdravou tkáň.
Nyní výzkumník MIT Yoel Fink, docent materiálové vědy, a výzkumný vědec z MIT Mehmet Bayindir vymysleli optická vlákna, která jsou propojena s vlastní elektronikou citlivou na teplo, která lze použít k monitorování vznikajících defektů, když je laser v provozu – v čase. vypnout před selháním. *
Tato citlivost by mohla zabránit potenciálně masivnímu poškození zdravých orgánů, říká Henry Du, výzkumník optických vláken a vedoucí chemického, biomedicínského a materiálového inženýrství na Stevens Institute of Technology v Hobokenu, NJ.
Toto je jeden z mála příkladů krásného univerzitního výzkumu, který byl převeden do aplikací, kde lze dosáhnout obrovských rozdílů ve zdravotnictví, říká Du.
Detekce chyb, zvláště u vysokého výkonu, kdy jej musíte vypnout, pokud selže, je absolutně dobrý nápad, souhlasí fyzik z Rutgers University Jim Harrington, bývalý prezident Mezinárodní společnosti pro optické inženýrství.
Optická vlákna s integrovanou elektronikou by mohla být citlivá nejen na teplo, jako v laserových aplikacích, ale také na světlo, vibrace a možná i chemikálie, říká Fink. Dál v budoucnu by mohla být do tkaniny vetkána chytrá vlákna schopná snímání, zpracování informací a ukládání dat.
Finkova vlákna vedou vysoce výkonný laser skrz duté jádro vyložené vysoce kvalitním zrcadlem. Aby odhalili počínající zlomy, vědci ve Finkově laboratoři obklopili zrcadlo polovodičovým materiálem, jehož elektrická vodivost se mění s teplotou. Tyto změny vodivosti lze detekovat kovovými dráty, které se táhnou po délce vlákna. Když se vodivost náhle změní, vodiče signalizují poruchu a ovladač může automaticky vypnout laser.
Při výrobě vláken, která mají tloušťku něco málo přes jeden milimetr, Fink začíná s válcovým předliskem, který má přesnou geometrii hotového vlákna, ale je mnohem tlustší. Tato forma se poté zahřeje a vytáhne do mnohem delšího, tenčího vlákna. Z předlisku o délce 30 centimetrů lze vyrobit vlákno dlouhé jeden kilometr.
Výzvou při výrobě vlákna, říká Fink, bylo najít nebo vyrobit materiály, které by bylo možné roztavit a natáhnout bez oddělování.
Doposud skupina pouze prokázala, že vlákno s vlastním monitorováním pracuje se středními infračervenými vlnovými délkami světla. Budoucí aplikace, jako jsou laserové vrtačky pro stomatologické aplikace nebo lasery pro vytvrzování epoxidu, budou muset používat různé vlnové délky.
Jiné vysoce výkonné lasery, jako jsou lasery používané k řezání a svařování kovů při výrobě automobilů, budou vyžadovat vlákna, která zvládnou mnohem více energie než ty současné, říká Fink.
Ale současné aplikace jsou podle Du dostatečně slibné. Nepochybuji, že vlákna budou úspěšná a budou široce přijata, říká.
* Tento příběh byl změněn v pondělí 21. listopadu 2005. Původně tato věta zněla: Nyní výzkumník MIT Yoel Fink, docent materiálové vědy, vymyslel optická vlákna, která jsou propojena s vlastní elektronikou citlivou na teplo, která lze použít k monitorujte rozvíjející se vady, když je laser v provozu – včas, abyste jej mohli vypnout před selháním. Ve skutečnosti byla práce provedená v laboratoři Yoela Finka vymyšlena a iniciována vědeckým pracovníkem MIT Mehmetem Bayindirem.