Name: Herstellung Metamaterialien Mit dem Fiber Drawing Methode (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-10-18T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 57 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von Metamaterialien im Terahertzbereich mittels Fiber-Drawing-Verfahren mit PMMA-Fasern und Indiumdrähten. Diese kostengünstige Methode ermöglicht industrielle Massenproduktion plasmonischer Strukturen.

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Diese Arbeit wurde im Rahmen Australian Research Council Discovery Projects Förderprogramm (Projekt-Nummer DP120103942) unterstützt. BTK und AA sind die Empfänger eines Australian Research Council Zukunft Fellowship (FT0991895) und Australian Research Fellowship (DP1093789) bzw..

Überblick Die zusammengesetzte Indium / PMMA-Faser (3) durch Ziehen eines Stapels von PMMA-Fasern einschließlich eines einzelnen Indiumdraht (Abbildung 2), die selbst um aus verfügbaren PMMA Rohren und Drähten hergestellt werden hergestellt. Die Schritte vorgestellt werden sind: <ol class="ualpha"><li> Produzieren eine PMMA-Faser, die eine einzige Indium-Draht mit einem Durchmesser von entsprechenden manuelles Stapeln enthält. Dazu zunächst ein PMMA Röhre, die eine 1 mm Indium-Draht (Abschnitt 1) ​​aufnehmen kann, dann sind die Indium und ziehen, um die gewünschte Größe (Abschnitt 2). </li><li> Stapel und ziehen die erhaltenen einzelnen Indium-gefüllten PMMA-Fasern (Abschnitt 3) auf die gewünschte Größe. </li></ol> § § 4 und 5 detailliert die Zeichnung Prozesse in den Abschnitten 2 und 3 verwendet. Ein. Herstellung der PMMA Mantelrohr Die PMMA Mantelrohr verwendet, um die 1 mm Indiumdraht Struktur wird durch stretchi gemachtng und Schlauch Standard-PMMA Rohre in der primären draw-Verfahren (Abschnitt 4), um eine endgültige PMMA Ummantelung Rohr ID 1 mm und Ø 12 mm. <ol><li> Cut PMMA Rohre mit ID von 6mm und OD von 12 mm bis 600 mm Länge. Mehrere Röhren PMMA zum späteren Verwendung während der Schlauch hergestellt werden. </li><li> Annealen die PMMA Rohre im Glühofen bei 90 ° C für mindestens 5 Tage. </li><li> Entfernen Sie ein PMMA Rohr aus Glühofen und lassen Sie ihn auf Raumtemperatur abkühlen. </li><li> Reinigen Sie die Oberfläche der PMMA-Rohr mit Isopropanol Wischtücher und trocknen lassen. </li><li> Bringen Sie die PMMA-Rohr nach oben Extender (Abbildung 6) mit Reflexstreifen (Abbildung 7). </li><li> Bringen Sie die PMMA-Rohr zur primären draw unten Extender (Abbildung 6) mit Reflexstreifen (Abbildung 8). </li><li> Dehnen Sie die PMMA-Rohr in der primären Ziehvorgang (siehe Abschnitt 4). Beachten Sie, dass kein Vakuum für diese Stufe ist nicht erforderlich. Die PMMA-Rohr aus gestrecktØ 12 mm bis 6 mm. </li><li> Entfernen Sie die gestreckte Schlauch von der Verlosung Turm nach Zeichnung. </li><li> Schneiden Sie das gestreckte Rohr in 550 mm Länge. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 1,3 und 1,4. </li><li> Erhitzen Sie die Oberseite des gestreckten Rohr mit einer Heißluftpistole, bis das Material weich und Einfaßgedichtete das Loch mit einer Zange (Abbildung 9). </li><li> Legen der gestreckten Röhre in der neuen Rohr, um das PMMA PMMA Schlauchanordnung (Abbildung 10) zu erstellen. Auf der Unterseite des PMMA Rohrbaugruppe (dh der Seite, die den inneren gestreckten Rohres geöffnet hat), Wickel Polytetrafluorethylen (PTFE) Band, wie in 10 gezeigt, um den Spalt zwischen dem Rohr und dem gestreckten neuen PMMA Rohr abzudichten. </li><li> Befestigen oberen Ende des PMMA Rohrbaugruppe (dh der Seite, die die innere gestreckte Schlauch besitzt abgedichteten) an der oberen Verlängerung (7), mit einer inneren Schicht von Klebeband, einer mittleren Schicht aus PTFE-Band, und eine äußere Schicht aus reflektierendem Klebeband. Sicherstellen, dass diePTFE-Band ist straff und alle Lücken zwischen den PMMA-Baugruppe und dem oberen Extender sind versiegelt. </li><li> Bringen Sie die PMMA-Rohr an den primären draw unten Extender wie in 1.6 gezeigt. </li><li> Stretch und Hülse die PMMA-Tubus in der primären Ziehvorgang mit Vakuum (siehe Abschnitt 4). Das PMMA Rohrbaugruppe aus Ø 12 mm bis 6 mm gedehnt. </li><li> Die daraus resultierende gestreckte PMMA Mantelrohr werden ID / OD von etwa 0,25. Wiederholen von 1,9 bis 1,15, bis die endgültige PMMA Mantelrohr weist ID / OD von ca. 0,1 mit einem ID von 1 mm (Abbildung 1). </li></ol> 2. Herstellung der Indium gefüllt Fiber Die 1 mm Indium Draht Ärmeln und streckte in der PMMA Mantelrohr in Abschnitt 1 mit der sekundären draw-Verfahren (Abschnitt 5) Indium gefüllten Faser mit einer endgültigen OD 1,2 mm produzieren. <ol><li> Vorbereiten und Glühen PMMA Ummantelung Rohre in 1,1 gezeigt - 1,4. </li><li> Schneiden Sie die Indium-Draht bis 550 mm Länge.</li><li> Legen Indium Draht in die PMMA Mantelrohr, das Indium gefüllt Vorformlingsbaugruppe wie in 11 gezeigt zu erzeugen. </li><li> Dichten die Unterseite der Ummantelung PMMA Röhre nach 1,11 gezeigt. </li><li> Befestigen Indium gefüllt Vorformlingsbaugruppe nach oben Streckmittel wie in 1.13 und dem sekundären Extender draw unten dargestellt als in 1.14 dargestellt. </li><li> Dehnung und Hülse das Indium gefüllt Vorformlingsbaugruppe im sekundären Ziehprozesses mit Vakuum bis Indium gefüllten Faser (siehe Abschnitt 5) eines endgültigen OD 1 mm unter 15-20 g Spannung abgezogen machen. </li><li> Entfernen Sie die Spule von Indium gefüllten Faser aus dem Turm nach der Auslosung beendet ist. </li><li> Untersuchen der Stirnfläche und entlang der Längslänge des Indium gefüllten Faser unter Verwendung eines Lichtmikroskops. Problematisch Defekte beinhalten Trennung zwischen dem Draht und Indium PMMA Schlauch Schnittstelle, Schwankungen in der Drahtdurchmesser oder Bruch Risse entlang der Länge der Faser. Optisches Mikroskop Bilder der indium gefüllte Faser sind in Abbildung 2 dargestellt, die einen kontinuierlichen Draht 100 um Indium in einer 1 mm OD PMMA-Faser. </li><li> Wiederholen von 2,1 bis 2,8, bis genügend Indium gefüllten Faser für das Indium gestapelten Vorform hergestellt wird. </li></ol> 3. Herstellung der Indium Stacked Fiber Das Indium stacked Faser wird durch erste Stapeln der Indium gefüllten Fasern in Secton 2 in einem größeren PMMA Vorform Mantelrohr, die dann gestreckt und Ärmeln zu den gewünschten Faserdimensionen Verwendung der sekundären draw-Verfahren (Abschnitt 5) produziert hergestellt. <ol><li> Bereiten Sie die PMMA Vorform Mantelrohr wie in 1.1 dargestellt. Zu Demonstrationszwecken werden wir eine PMMA-Rohr von 12 mm Außendurchmesser und 9 mm ID. </li><li> Schneiden Sie das Indium gefüllten Fasern bis 550 mm Länge. </li><li> Reinigen Sie die Oberfläche des PMMA Vorform Mantelrohr und der Indium-gefüllten Faser mit Isopropanol Wischtücher und trocknen lassen. </li><li> Bündeln Sie die Indium gefüllten Faser mit Gummibändern und steckenin den PMMA Vorform Mantelrohr, wodurch die Fasern gerade und sind einem Festsitz (Abbildung 12). </li><li> Annealen die gestapelten Vorformlingsbaugruppe im Kühlofen bei 90 ° C für mindestens 5 Tage. </li><li> Entfernen Sie die gestapelten Vorformlingsbaugruppe aus dem Glühofen und erlauben es auf Raumtemperatur abkühlen. </li><li> Befestigen Indium gefüllt Vorformlingsbaugruppe nach oben Streckmittel wie in 1.13 und dem sekundären Extender draw unten dargestellt als in 1.14 dargestellt. </li><li> Stretch und Hülse die gestapelten Vorformanordnung im sekundären Ziehprozess mit Vakuum bis zu Indium-stacked Faser (siehe Abschnitt 5) zu machen. Dies wird zu einer endgültigen OD 0,6 mm unter 80 g Spannung abgezogen, wodurch ein Metamaterial enthaltende Faser 5 mm Drähte durch 50 um getrennt gestreckt. Ein optisches Mikroskop Querschnittsbild des erhaltenen Faser ist in Abbildung 3 dargestellt. </li><li> Entfernen Sie die Spule aus Indium-stacked Faser aus dem Turm nach der Auslosung beendet ist. </li><li> Inspect die Stirnfläche und entlang der Längslänge des Indium gestapelten Faser nach 2.8 (Figur 3) dargestellt. </li></ol> 4. Primäre Draw-Prozess Der primäre Ziehprozesses wird verwendet, um Vorformlinge zu Außendurchmessern größer als 1 mm dehnen. Das folgende Verfahren wird in Abschnitt 1: Herstellung des PMMA Jacketing Tube. <ol><li> Legen Sie die Vorform auf dem Ziehturm durch Einklemmen der oberen Extender zum Dreibackenfutter. Speisen die Vorform in die heiße Zone des Ofens (13). Richten Sie die Vorform mit dem XY Mikrometer Bühne. Schließen Sie die obere Platte des Ofens. </li><li> Das Vorheizen Stufe erhöht die Temperatur der Querschnittsfläche des Vorformlings auf die Zeichnung Temperatur unter Verwendung des Temperaturprofils in Abbildung 14 dargestellt. </li><li> Sie leitet die Ziehprozesses durch Erhöhung der Temperatur bis 185 ° C, Beginn der Vorschub von 5 mm / min, zeichnen sich bei 6 mm / min und endet ter ziehen Einheit Klammern. Untersuchen Sie das Verhalten der Zugspannung über die Zeit (Abbildung 15). <ul><li> Wenn die Spannung exponentiell ansteigt, stoppen die Futter-und Zugeinheiten, 1 min warten, damit die Vorform zu erwärmen, um Ziehtemperatur, bevor das Futter und zeichnen Einheiten wieder. Wiederholen Sie den Test, bis die Spannung stabilisiert. </li><li> Wenn die Spannung sinkt, erhöhen die Reckrate von 1-2 mm / min. Weiterhin Erhöhen der Abziehrate in 1-2 mm / min Schritten (solange die Spannung entweder konstant bleibt oder zu sinken beginnt), bis die erforderliche Reckrate erreicht. </li></ul></li><li> Wenn Vakuum benötigt wird, schließen Sie das Vakuum-Röhre, um das Vakuum versiegelt top Vorform Extender mit Blu-Tac (Abbildung 13). Schalten Sie das Vakuum nach dem Futter und Zugeinheiten begonnen haben, um sicherzustellen, wird die Vorform symmetrisch Zeichnung. </li><li> Verwenden Sie die primäre Zeichnung Bedingung in Tabelle 1 als Leitfaden bei der Erstellung der Vorform. Beachten Sie die Ofentemperatur und das Verhältnis bVergleicht man das Futter und ziehen rate müssen überwacht werden, um konstante OD und die Zugspannung zu halten. Beachten Sie, dass eine vorläufige Außendurchmesser für die gezogenen Faser aus einer Massenbilanz Gleichung erhalten werden, D final = D start (F / D) 1/2 wobei D endgültig - wird die endgültige Faserdurchmesser, D Start der anfängliche Durchmesser Vorform ist, F die Zufuhrrate und D die Reckrate. Stoppen Sie die Fütterung und Ziehgeschwindigkeit und Schalter des Ofens, wenn die Vorform abgeschlossen ist. Entfernen des Vorformlings von dem Ziehturm sobald der Vorformling auf Raumtemperatur abkühlt. </li></ol> 5. Sekundäre Draw-Prozess Der sekundäre Ziehprozesses wird verwendet, um Vorformlinge zu ODs kleiner als 1 mm dehnen. Das folgende Verfahren wird in Abschnitt 2 verwendet: Herstellen der Indium gefüllten Faser und 3: Herstellung des Indium-stacked Faser. <ol><li> Lädt die Vorform für die secondary Ziehung ist die gleiche wie in der primären Ziehprozesses (Schritt 4.1). </li><li> Die Vorwärmstufe für den sekundären Ziehung ist die gleiche wie in der primären Ziehprozesses (Schritt 4.2). </li><li> Die Vorform beginnt zu Hals nach unten, sobald der Ziehtemperatur erreicht ist. Das Drop-Down der Vorform verlässt den Boden des Ofens durch das Gewicht des unteren Streckmittel Bereitstellen der Ausgangsstruktur Ziehkraft (Abbildung 16). </li><li> Starten Sie den Vorschub (2,5 - 5 mm / min) und starten Sie die Erhöhung der Ofentemperatur (2,5 - 5 ° C), um die Geschwindigkeit der Drop-down-Steuerung. Der Faserdurchmesser sollte rund 250 gehalten werden - 500 um, um die Faser Einrasten verhindern. </li><li> Befestigen der Faser an dem Capstan Rad, das mit einer geringen Geschwindigkeit von unter 1 m / min zunächst dreht. Wickeln Sie das Faser um den Tänzer Räder und heften sich an die Faserspule. </li><li> Wenn Vakuum benötigt befestigen Vakuumröhre nach 4.4. </li><li> Die Faserzieheinheit wird zunächst unter transienten Ziehbedingungen sein. Set der Vorschub, zeichnen Geschwindigkeit und Ofentemperatur auf den gewünschten draw Zustandswerte. Faserdurchmesser und Zugspannung wird bis steady state schwanken nach wenigen Minuten erreicht. </li><li> Verwenden Sie den sekundären Zeichnung Zustand, in Tabelle 2 als Leitfaden bei der Erstellung der Vorform. Beachten der Ofentemperatur und das Verhältnis zwischen der Zuführung und Reckrate zu überwachen, um konstante OD und die Zugspannung aufrechtzuerhalten. </li><li> Beenden Sie den Prozess, wie in 4.5 dargestellt. </li></ol>

<ol><li>Cai, W., Shalaev, V. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCai%2C+W+%22Optical+Metamaterials%3A+Fundamentals+and+Applications%22">Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications</a>. , Springer. (2010).</li>
<li>Pendry, J. B., Holden, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extremely+Low+Frequency+Plasmons+in+Metallic+Mesostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures.</a> Phys. Rev. Lett. 76, 4773-4776 (1996).</li>
<li>Schurig, D., Mock, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metamaterial+Electromagnetic+Cloak+at+Microwave+Frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies.</a> Science. 314, 977-980 (2006).</li>
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<li>Liu, Z., Lee, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Far-field+optical+hyperlens+magnifying+sub-diffraction-limited+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects.</a> Science. 315, (2007).</li>
<li>Boltasseva, A., Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+optical+negative-index+metamaterials%3A+Recent+advances+and+outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Metamaterials%22%5BJournal%5D)">Fabrication of optical negative-index metamaterials: Recent advances and outlook.</a> Metamaterials. 2, 1-17 (2008).</li>
<li>Soukoulis, C. M., Wegener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Past+achievements+and+future+challenges+in+the+development+of+three-dimensional+photonic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials.</a> Nat. Photonics. 5, 523-530 (2011).</li>
<li>Tuniz, A., Kuhlmey, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drawn+metamaterials+with+plasmonic+response+at+terahertz+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Drawn metamaterials with plasmonic response at terahertz frequencies.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 191101(2010).</li>
<li>Argyros, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructured+polymer+optical+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Lightwave+Technol%22%5BJournal%5D)">Microstructured polymer optical fibers.</a> J. Lightwave Technol. 27, 1571-1579 (2009).</li>
<li>Donald, I. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production%2C+properties+and+applications+of+microwire+and+related+products%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci%22%5BJournal%5D)">Production, properties and applications of microwire and related products.</a> J. Mater. Sci. 22, 2661-2679 (1987).</li>
<li>Grischkowsky, D., Keiding, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Far-infrared+time-domain+spectroscopy+with+terahertz+beams+of+dielectrics+and+semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am.+B%22%5BJournal%5D)">Far-infrared time-domain spectroscopy with terahertz beams of dielectrics and semiconductors.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 7, 2006-2015 (1990).</li>
<li>Wang, A., Tuniz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+metamaterials+with+negative+magnetic+permeability+in+the+terahertz%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Mat.+Express%22%5BJournal%5D)">Fiber metamaterials with negative magnetic permeability in the terahertz.</a> Opt. Mat. Express. 1, 115-120 (2010).</li>
<li>Tuniz, A., Lwin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stacked-and-drawn+metamaterials+with+magnetic+resonances+in+the+terahertz+range%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Stacked-and-drawn metamaterials with magnetic resonances in the terahertz range.</a> Opt. Express. 19, 16480-16490 (2011).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die hier vorgestellte Technik ermöglicht die Herstellung von Kilometern kontinuierlichen dreidimensionalen Metamaterialien mit mikro-Funktion Größen besitzen eine plasmonischen Antwort (und damit eine maßgeschneiderte elektrische Permittivität) im THz-Bereich effektiv zu verhalten wie ein High-Pass-Filter. Dies kann experimentell charakterisiert werden mit Terahertz-Time-Domain-Spektroskopie 11. Solche faserförmigen Metamaterialien können geschnitten und gestapelt werden in Schüttgütern, um eine große Anzahl ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz / Material </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Indium 99,99% Draht, 1 mm Durchmesser </td><td> AIM Specialty </td><td> Auf Anfrage </td><td> <a href="http://www.aimspecialty.com" target="_blank">www.aimspecialty.com</a> <a href="http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf" target="_blank">http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf</a> </td></tr><tr><td> 2-Propanol (Isopropanol) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> Product Number 190764 </td><td> <a href="http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086" target="_blank">http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086</a> </td></tr><tr><td> Klebeband </td><td> Staples </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ein Wrap PTFE Tape, 5 ml x 12 mmW x 0,2 MMT </td><td> RS Components </td><td> RS-Nummer 231-964 </td><td> <a href="http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/" target="_blank">http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/</a> </td></tr><tr><td> 50 Micron Aluminium Foil Tape </td><td> Voranzutreiben Klebebänder </td><td> AT506 </td><td> <a href="http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81" target="_blank">http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81</a> </td></tr><tr><td> Blu-tak </td><td> Bostik </td><td></td><td> <a href="http://www.blutack.com/index.html" target="_blank">http://www.blutack.com/index.html</a> </td></tr><tr><td> Araldite Quick Set </td><td> Selleys </td><td></td><td> <a href="http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set" target="_blank">http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set</a> </td></tr><tr><td> PMMA Rohre: - ID 6 mm, Ø 12 mm - ID 9 mm, Ø 12 mm </td><td> B &amp; M Plastics: Plastic Fabrication </td><td> Auf Anfrage </td><td> <a href="http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm" target="_blank">http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm</a> </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Betriebsmittelanforderungen </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><ul><li> Fibre Ziehturm mit Öfen von maximal Temperaturen von mindestens 200 ° C (Heathway Polymer Draw Tower mit Preform-und Fibre-Auslosung Einrichtungen). Ein Foto von der Auslosung Turm ist in Abbildung 5 dargestellt. </li><li> Temperungsofen der maximalen Temperaturen von mindestens 90 ° C. </li><li> Lichtmikroskop. </li><li> Heißluftpistole. </li><li> Vakuumpumpe. </li><li> Top Vorform Extender (Metallrohr von 30 cm Länge und 12 mm Durchmesser). </li><li> Primäre drawunten Extender (Metallrohr von 100 cm Länge und 12 mm Durchmesser). </li><li> Sekundäre draw unten Extender (PMMA-Rohr von 20 cm Länge und 12 mm Durchmesser). </li></ul></td></tr></tbody></table>

herstellung metamaterialien mit dem fiber drawing methode

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterialien sind künstlich Verbundwerkstoffen, durch Zusammensetzen Komponenten viel kleiner als die Wellenlänge, bei der sie tätig 1 hergestellt. Sie verdanken ihre elektromagnetischen Eigenschaften der Struktur ihrer Bestandteile, anstelle der Atome, die sie zu komponieren. Beispielsweise kann subwellenlängen Metalldrähten angeordnet ist, um eine effektive elektrische Permittivität, die entweder positiv oder negativ ist bei einer gegebenen Frequenz besitzen, im Gegensatz zu den zwei Metalle selbst sein. Diese beispiellose Kontrolle über das Verhalten des Lichts kann möglicherweise zu einer Reihe von neuen Geräten, wie Unsichtbarkeitsmäntel 3, negativen Brechungsindex Materialien 4 und Linsen, die Objekte unterhalb der Beugungsgrenze 5 zu lösen führen. Allerdings werden die bei optischen Metamaterialien, im mittleren Infrarot und Terahertzfrequenzen herkömmlicherweise unter Verwendung von Nano-und Mikro-Herstellungstechniken, die teuer sind und produzieren Proben, die höchstens einige wenige sind JhsZentimetern in der Größe 6-7. Hier präsentieren wir ein Herstellungsverfahren, um Hunderte von Metern Metalldraht Metamaterialien in Form von Fasern, die eine Terahertz-Plasmonen Antwort 8 aufweisen produzieren. Wir verbinden die Stapel-und-Streck-Technik verwendet, um mikrostrukturierte optische Polymerfaser 9 mit dem Taylor-Draht-Prozess 10 zu erzeugen, unter Verwendung von Indium Drähte innerhalb Polymethylmethacrylat (PMMA) Tuben. PMMA wird gewählt, da es eine einfach handhabbare, ziehfähigen Dielektrikum mit geeigneten optischen Eigenschaften in der Terahertz-Bereich; Indium, weil es eine Schmelztemperatur von 156,6 ° C aufweist was angemessen codrawing mit PMMA. Wir schließen ein Indium Drahtes mit 1 mm Durchmesser und 99,99% Reinheit in einer PMMA-Röhrchen mit 1 mm Innendurchmesser (ID) und 12 mm Außendurchmesser (OD), die an einem Ende verschlossen ist. Das Rohr wird evakuiert und nach unten zu einem äußeren Durchmesser von 1,2 mm gezogen. Die resultierende Faser wird dann in kleinere Stücke geschnitten und gestapelt in eine größere PMMA-Rohr. Dieser Stapel wird in einem dichtEnde und in einen Ofen, während sie schnell gezeichnet, Reduzieren des Durchmessers der Struktur um den Faktor 10, und die Erhöhung der Länge um einen Faktor von 100. Solche Fasern besitzen Eigenschaften, auf der Mikro-und Nano-Maßstab, sind von Natur aus flexibler, Massen-produzierbar und können gewebt, um elektromagnetische Eigenschaften, die nicht in der Natur vorkommen aufweisen werden. Sie stellen eine vielversprechende Plattform für eine Reihe von neuartigen Geräten von Terahertz um optische Frequenzen, wie unsichtbare Fasern, Gewebe negativen Brechungsindex Tücher und super-Auflösen Linsen.

Metamaterial Fasern wurden hergestellt unter Verwendung der Technik beschrieben. Sie wurde aus einer Vorform von 1 mm PMMA-Fasern mit 100 Mikrometer Durchmesser kontinuierlichen Indium Drähten, in Abbildung 2, die wiederum selbst von einer Vorform von 1 mm Indium Drähte innerhalb einer 10 mm Polymermantel enthalten, welche hergestellt wurde gezogen worden gezeigten zusammengebauten Eintaschvorrichtung durch entsprechend dimensionierte Polymer Rohre, wie in der schematischen Darstellung der Fig. ...

Metamaterialien bei Terahertz-Frequenzen bieten einzigartige Möglichkeiten, aber sind anspruchsvoll in der Masse herzustellen. Wir passen die Fertigung Verfahren für mikrostrukturierte optische Polymerfasern, kostengünstig herzustellen Metamaterialien potenziell im industriellen Maßstab. Wir produzieren Polymethylmethacrylat Fasern mit ~ 10 Mikrometer Durchmesser Indium-Drähte durch ~ 100 um, die eine Terahertz-Plasmonen Resonanz aufweisen getrennt.

Herstellung Metamaterialien Mit dem Fiber Drawing Methode

Metamaterialien sind künstliche Verbundwerkstoffe, die durch das Zusammenfügen von Komponenten hergestellt werden, welche wesentlich kleiner als die Wellenlänge sind, bei der sie operieren 1. Sie verdanken ...

Dieses Verfahren zielt darauf ab, Metamaterialien kostengünstig in einem potenziell industriellen Maßstab herzustellen. Zuerst wird der PMMA-Ummantelungsschlauch beim Primärezug hergestellt. Anschließend wird das Indium in das Loch eingebracht und die mit Indium gefüllte Faser mittels eines Primärezugverfahrens gezogen.Stellen Sie den gestapelten Indio, die gefüllte Vorfaser und ein Knie in einem Ofen bei 90 Grad Celsius zusammen. Führen Sie anschließend einen sekundären Ziehprozess durch, um die mit Indium gefüllte, gestapelte Vorfaser zu einer Faser zu ziehen. Die resultierenden Metamaterialien enthalten Drähte mit einem Durchmesser von fünf Mikrometern, die durch 50 Mikrometer voneinander getrennt sind, lassen sich kostengünstig im potenziell industriellen Maßstab herstellen und zeigen eine plasmonische Antwort im Terahertz-Frequenzbereich.Andere Methoden zur Herstellung von Metamaterialien, wie lithografische, Nano- und Mikrofertigungstechniken, sind kostspielig und können Proben erzeugen, die meist nur wenige Zentimeter groß sind. Der Hauptvorteil unserer Technik besteht darin, dass wir Hunderte von Metern Metamaterialien in Faserform herstellen können. Dies ermöglicht es uns,

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Dieses Protokoll beschreibt die Simulation, Herstellung und Charakterisierung von THz Metamaterial-Absorber. Derartige Absorber, wenn sie mit einem geeigneten Sensor gekoppelt, haben Anwendungen in THz-Bildgebung und Spektroskopie.

Simulation, Herstellung und Charakterisierung von THz Metamaterial Absorber

Die Verdampfung eines Sacrificial Komponente (Vasc)-Prozess wird verwendet, um mikrovaskulären Strukturen herzustellen. Bei diesem Verfahren wird Opfer Poly (Milchsäure) Säure Fasern hohl Mikrokanäle mit präzisen geometrischen 3D-Positionierung durch Laser-Mikrobearbeitung Leitbleche vorgesehen bilden.

Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Mikrostrukturen mit Verdampfung eines Opferbauteil

Wir entwickeln und charakterisieren eine ungeordnete Polymer Optical Fiber, die quer Anderson-Lokalisierung verwendet als neuartige Wellenleiter-Mechanismus. Diese mikrostrukturierten Faser kann eine kleine lokalisierte Strahl mit einem Radius, der vergleichbar mit dem Strahlradius von herkömmlichen optischen Fasern transportieren.

Herstellung und Charakterisierung von Disordered Optische Polymerfasern für Quer Anderson Localization of Light

Zwei benachbarte Flüssigkeiten, die durch einen gerillten mikrofluidischen Kanal geleitet werden, können zu einem Mantel um einen Prepolymerkern geleitet werden; dabei sowohl Form als auch Querschnitt bestimmen. Die photoinitiierte Polymerisation, wie die Thiol-Klick-Chemie, eignet sich gut für die schnelle Erstarrung der Kernflüssigkeit in eine Mikrofaser mit vorgegebener Größe und Form.

Mikrofluidische Herstellung von Polymer- und Biohybridfasern mit vorgefertigter Größe und Form

Hier stellen wir ein Protokoll frei aufgehängten, Mikron / Sub-Mikrometermaßstab Polymerfasern und Strukturen "web-like" durch automatische Direktschreibverfahrens mittels einer 3-Achsen-Ausgabesystem erzeugten fertigen.

Vorgeschriebene 3-D direkte Schreiben von Hänge Micron / Sub-Mikrometer-Maßstab Faserstrukturen über eine Robotic Dosiersystem

Wir präsentieren ein Protokoll zur Herstellung von 1-D photonischer Kristall Hohlräume auf Sublambdabereich Durchmesser Quarzfasern (optische Nanofasern) unter Verwendung von Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation.

Die Herstellung von 1-D Photonic Kristallhöhle auf einer Nanofaser Mit Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation

Ein Protokoll zum nackten Fasern auf die zusammengesetzte Fläche verfügbar zu machen, durch den Wegfall von Harz reichen Gegend präsentiert. Die Fasern sind bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen, nicht durch die Post Oberflächenbehandlung ausgesetzt. Die exponierte Carbon Composites weisen hohe elektrischen Leitfähigkeit in der Richtung der durch dicke und hohe mechanische Eigenschaften.

Experimentelle Umsetzung einer neuen Composite Fertigung-Methode: Verfügbarmachen nackten Fasern auf die zusammengesetzte Fläche durch die weiche Schicht-Methode

Dieses Protokoll beschreibt die Entwicklung und Herstellung von einer Wasser-Brücke und die Aktivierung als eine Wasser-Faser. Das Experiment zeigt, dass Kapillare Resonanzen der Wasser-Faser optische Übertragung modulieren.

Konstruktion und Fertigung einer optischen Faser aus Wasser gemacht

Dieses Protokoll beschreibt den Aufbau eines kostengünstigen, diskreten, fasergekoppelten und luftberaumten Fabry-Perot-Etalons mit verschiedenen Anwendungen, wie z.B. in der Spurengasspektroskopie. Die Herstellung ist in jeder Einrichtung möglich, in der Standard-optische Laborgeräte zur Verfügung stehen.

Herstellung eines kostengünstigen, fasergekoppelten Fabry-Pérot-Etalons mit Luftspalt

In diesem Artikel wird ein Herstellungsverfahren für faserverstärkte Polymermatrix-Verbundlaminate beschrieben, die mit dem Nasshandlaminier-/Vakuumbeutelverfahren gewonnen werden.

Messung der mechanischen Eigenschaften von glasfaserverstärkten Polymer-Verbundlaminaten, die durch verschiedene Herstellungsverfahren erhalten werden

Additiv gefertigte Polymere werden in großem Umfang zur Herstellung elastischer Metamaterialien verwendet. Das viskoelastische Verhalten dieser Polymere bei Ultraschallfrequenzen ist jedoch noch wenig untersucht. Diese Studie berichtet über ein Protokoll zur Abschätzung der viskoelastischen Eigenschaften von 3D-gedruckten Polymeren und zeigt, wie sie zur Analyse der Metamaterialdynamik verwendet werden können.

Charakterisierung dissipativer, elastischer Metamaterialien, die durch additive Fertigung hergestellt werden 

Erfahren Sie die Herstellung von Metamaterialien im Terahertzbereich mittels Fiber-Drawing-Verfahren mit PMMA-Fasern und Indiumdrähten. Diese kostengünstige Methode ermöglicht industrielle Massenproduktion plasmonischer Strukturen.

Herstellung Metamaterialien Mit dem Fiber Drawing Methode

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