Los metamateriales Fabricacion mediante el método de dibujo de fibra

Resumen

Los metamateriales en frecuencias de terahercios ofrecen oportunidades únicas, pero son difíciles de fabricar de forma masiva. Nos adaptar el procedimiento de fabricación de fibras de polímero microestructurados ópticos para fabricar económicamente metamateriales potencialmente a escala industrial. Nos producir fibras que contienen polimetilmetacrilato ~ 10 micras de diámetro alambres de indio separadas por ~ 100 micras, que exhiben una respuesta plasmónica de terahercios.

Resumen

Los metamateriales son materiales artificiales compuestos, fabricados por unión de componentes mucho más pequeños que la longitud de onda a la que trabajan ^1. Ellos deben sus propiedades electromagnéticas a la estructura de sus constituyentes, en lugar de los átomos que los componen. Por ejemplo, sub-longitud de onda de los alambres de metal puede estar dispuesta para tener una permitividad efectiva eléctrico que puede ser positivo o negativo a una frecuencia dada, a diferencia de los metales mismos ^2. Este control sin precedentes sobre el comportamiento de la luz puede conducir potencialmente a una serie de nuevos dispositivos, tales como capas de invisibilidad ^3, negativos materiales de índice de refracción ^4, y lentes que resolver objetos por debajo del límite de difracción ^5. Sin embargo, los metamateriales que funcionan a frecuencias ópticas, en el infrarrojo medio y terahercios se fabrican convencionalmente usando nano y micro-fabricación de técnicas que son caros y producen muestras que se encuentran en la mayoría de unos pocos centimetres en tamaño de ^6-7. Aquí presentamos un método de fabricación para producir cientos de metros de alambre de metamateriales metálicos en forma de fibra, que muestran una respuesta terahertz plasmónica ^8. Combinamos la pila-y-dibujar técnica utilizada para producir la fibra de polímero óptica microestructurada ⁹ con el proceso de Taylor-alambre ^10, utilizando alambres de indio en el interior de polimetilmetacrilato (PMMA) tubos. El PMMA se ha elegido porque es fácil de manejar, dieléctrico dibujable con adecuadas propiedades ópticas en la región de terahercios, indio, ya que tiene una temperatura de fusión de 156,6 ° C, que es apropiado para codrawing con PMMA. Se incluye un cable de indio y de 1 mm de diámetro y 99,99% de pureza en un tubo de PMMA con un diámetro de 1 mm interior (ID) y 12 mm de diámetro exterior (OD) que se sella en un extremo. El tubo se evacuó y dispuestos a un diámetro exterior de 1,2 mm. La fibra resultante se corta en trozos más pequeños, y se apilan en un tubo más grande PMMA. Esta pila está sellado en unfinal y se introduce en un horno mientras está siendo elaborado rápidamente, reduciendo el diámetro de la estructura por un factor de 10, y aumentando la longitud por un factor de 100. Estas fibras poseen características de la micro-y nano-escala, son inherentemente flexibles, producible en masa, y se puede tejer a exhibir propiedades electromagnéticas que no se encuentran en la naturaleza. Representan una plataforma prometedora para una serie de nuevos dispositivos de terahercios a frecuencias ópticas, tales como fibras, tejidos invisibles paños negativos de índice de refracción, y lentes de super-resolución.

Protocolo

Visión de conjunto

El compuesto de indio / PMMA fibra (Figura 3) se produce mediante la elaboración de una pila de fibras de PMMA incluyendo un alambre de indio solo (Figura 2), que a su vez tienen que ser preparados a partir de PMMA disponibles tubos y cables. Los pasos que se presentan son:

1. Produce una fibra de PMMA que contiene un cable único indio de diámetro apropiado para el manual de apilamiento. Para ello, primero se prepara un tubo de PMMA que puede acomodar un alambre de 1 mm de indio (Sección 1), a continuación, incluir el indio y sacar al tamaño deseado (Sección 2).

Resultados

Fibras de metamateriales se produjeron usando la técnica descrita. Ellos se ensambla a partir de una preforma de 1 mm de fibras de PMMA que contienen 100 m de diámetro alambres continuos de indio, que se muestran en la Figura 2, que a su vez habían sido extraídos de una preforma de 1 mm de alambres de indio contenidas dentro de una camisa de 10 mm de polímero, que se produjo por enfundado tubos de polímero de tamaño adecuado, como se muestra en el esquema de la figura 1. Una imagen micr.......

Discusión

La técnica presentada permite la fabricación de kilómetros de continuas tridimensionales metamateriales con tamaños de las características de la microescala, poseyendo una respuesta plasmónica (y por lo tanto una permitividad eléctrica de chaqueta) en el rango de THz, efectivamente comportarse como un filtro de paso alto. Esto puede ser caracterizado experimentalmente usando terahercios en dominio de tiempo espectroscopía ^11. Tales fibras en forma de metamateriales pueden ser cortadas y apiladas en materiales.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Nombre del reactivo / material	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Indio 99,99% Wire, 1 mm de diámetro	AIM Especialidad	Disponible bajo pedido	www.aimspecialty.com http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf
2-propanol (isopropanol)	Sigma-Aldrich	Número de producto 190764	http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086
Cinta adhesiva	Staples
Una envoltura de cinta de PTFE, 5 ml x 12 x 0,2 MMT MMW	RS Components	Código RS 231-964	http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/
50 Micron Aluminium Foil Tape	Avance Cintas Adhesivas	AT506	http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81
Blu-tak	Bostik		http://www.blutack.com/index.html
Araldite Quick Set	Selleys		http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set
PMMA tubos: - ID 6 mm, OD 12 mm - ID 9 mm, 12 mm OD	B & M Plásticos: Fabricación de plástico	Disponible bajo pedido	http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm
			Requisitos de equipo
			Fibra torre empate con hornos de temperaturas máximas de al menos 200 ° C (Heathway Polímero Draw Torre con preformas y las instalaciones de fibra empate). Una fotografía de la torre de drenaje se muestra en la Figura 5. Horno de recocido de las temperaturas máximas de por lo menos 90 ° C. Microscopio óptico. Pistola de aire caliente. Bomba de vacío. Top extensor preforma (tubo de metal de 30 cm de longitud y 12 mm de diámetro). Sorteo Primariaextensor inferior (tubo de metal de longitud 100 cm y 12 mm de diámetro). Sorteo secundaria extensor inferior (tubo de PMMA de 20 cm de longitud y 12 mm de diámetro).