Name: ファイバー描画法を用いたメタマテリアルの作製 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-10-18T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 57 s
Description: 学ぶファイバー描画法によるメタマテリアルの作製手法。PMMA繊維にインジウムワイヤーを封入し、テラヘルツ周波数帯域でプラズモン応答を示す構造を低コストかつ産業規模で製造する方法を解説します。

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この研究は、オーストラリアの研究評議会のディスカバリープロジェクト資金調達スキーム（プロジェクト番号DP120103942）の下でサポートされていました。 BTKとAAは、オーストラリアの研究評議会の未来フェローシップ（FT0991895）及びオーストラリアの研究フェローシップ（DP1093789）の受信者です。

概要複合インジウム/ PMMAの繊維（ 図3）は、自身が利用できるPMMAのチューブやワイヤーから調製しなければならない単一のインジウムワイヤ（ 図2）を含むPMMAの繊維の束を描画することにより製造される。表示される手順は、次のとおりです。 <ol class="ualpha"><li>スタッキングマニュアルの適切な直径の単インジウムワイヤーが含まれているPMMAの繊維を製造。この場合、最初の1ミリメートルインジウムワイヤ（第1節）を収容することができますPMMAのチューブを準備し、インジウムが含まれており、必要なサイズ（セクション2）に描く。 </li><li>スタックして、必要なサイズにして得られた個々のインジウム埋めPMMAの繊維（第3節）を描く。 </li></ol> 4章と5章詳細セクション2および3で使用される描画処理。 1。 PMMAの被覆管を製造 1ミリメートルインジウムワイヤーを構築するために用いられているPMMA被覆管がstretchiによってなされるNGとID 1ミリメートルとOD 12ミリメートルの最終のPMMA被覆管を作るために主描画過程（セクション4）に標準PMMAの管をスリーブ。 <ol><li> 600ミリメートルの長さ〜12mmの6mmとODのIDを使用してPMMAのチューブをカットします。いくつかのPMMAの管はスリーブ処理中に、将来の使用のために準備する必要があります。 </li><li> 5日の最低90℃でアニール炉中のPMMA管をアニールする。 </li><li>オーブンをアニーリングから1 PMMAの管を取り外し、そのまま室温まで冷まします。 </li><li>イソプロパノールワイプとPMMAの管の表面を清掃し、乾燥することができます。 </li><li>反射テープを使用して、最エクステンダ（ 図6）（図7）PMMAの管を取り付けます。 </li><li>反射テープを使用して、プライマリドロー底エクステンダ（ 図6）（図8）にPMMAの管を取り付けます。 </li><li> （第4章を参照してください）​​一次延伸工程でのPMMA管を伸ばす。ない真空がこのステージに必要とされないことに注意してください。 PMMAの管はから伸縮外径6 mmから12ミリメートル。 </li><li>描画後に描画塔から伸縮チューブを取り外します。 </li><li> 550ミリメートルの長さに伸ばさチューブをカットします。 </li><li>手順1.3と1.4を繰り返します。 </li><li>材料が軟化するまで、ホットエアガンで延伸チューブの上側を熱し、ペンチ（ 図9）を使用して穴を密封圧着します。 </li><li> PMMAの管アセンブリ（ 図10）を作成するための新しいPMMAの管に伸ばさチューブを挿入します。 PMMAの管アセンブリ（ つまり開くインナー伸張管を有する側）、ラップ、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）テープの下側の図10に示すように、延伸チューブと新しいPMMAの管との間の隙間を密閉する ​​。 </li><li>粘着テープ、PTFEテープの中間層、および反射の外側の層の内側の層を使用して、トップエクステンダ（ 図7）PMMAの管アセンブリ（ すなわち、密封されたインナーチューブ伸張を持つ側）の先端を取り付けテープ。確保PTFEテープがきついとPMMAチューブアセンブリとトップエクステンダ間のすき間は、密封されています。 </li><li> 1.6に示すように、主描画底エクステンダにPMMAの管を取り付けます。 </li><li>ストレッチとスリーブ真空を使用して、プライマリ描画処理中のPMMAチューブアセンブリ（セクション4を参照してください）​​。 PMMAの管アセンブリは、外径12 mmから6mmに引き伸ばされている。 </li><li>得られた延伸のPMMA被覆管は約0.25の内径/外径を持つことになります。最終のPMMA被覆管が1ミリメートル（ 図1）のIDを使用して約0.1の内径/外径を有するまで、1.15から1.9までを繰り返します。 </li></ol> 2。インジウムにファイバを製造 1ミリメートルインジウムワイヤは半袖で、最終OD 1.2ミリメートルとインジウム埋め繊維を製造する二次抽選の過程（セクション5）を使用して、セクション1で作成したPMMAの被覆管の中に広​​がっていた。 <ol><li> 1.1に示すように、PMMAの被覆管を準備し、アニール - 1.4。 </li><li> 550ミリメートルの長さにインジウムワイヤを切断。</li><li> 図11に示すように、インジウム埋めリフォームのアセンブリを作成するのPMMA被覆管の中にインジウムワイヤーを挿入します。 </li><li> 1.11に示すように、PMMAの被覆管の底部側をシールします。 </li><li> 1.14に示すように、1.13とセカンダリドロー底エクステンダに示すように、上部エクステンダにインジウム満ちリフォーム·アセンブリを取り付けます。 </li><li>ストレッチとスリーブインジウムは15〜20 gの張力下で描かれた最終OD 1mmのインジウム埋め繊維（セクション5を参照）を作成するために真空を使用してセカンダリの描画過程でプリフォーム·アセンブリを満たした。 </li><li>ドロープロセスが終了した後、塔からのインジウム埋め繊維のスプールを外します。 </li><li>端面を検査して、インジウムの長手方向の長さに沿って光顕微鏡を用いて繊維を充填した。問題のある欠陥はインジウムワイヤおよびPMMAチューブインターフェイスとの間の分離、繊維の長さ方向に沿って線径や骨折のひび割れの変動を含めることができます。 INDの光学顕微鏡像イウム埋め繊維は、1mm径のPMMA繊維の連続100μmのインジウムワイヤを示す、 図2に示されている。 </li><li>十分に満たされた繊維インジウム、インジウム積み重ねリフォームのために生成されるまで、2.8から2.1を繰り返します。 </li></ol> 3。インジウム積み上げファイバを製造インジウム積層繊維はまず延伸し、二次抽選の過程（セクション5）を用いて所望の繊維の大きさに長袖大きいPMMAリフォームのジャケット管にSecton 2で作製したインジウム埋め繊維を積層することにより作製される。 <ol><li> 1.1に示すように、PMMAのリフォームのジャケット管を準備します。デモンストレーションの目的のために、私たちは12ミリメートルODおよび9ミリメートルIDのPMMAの管を使用します。 </li><li> 550ミリメートルの長さに満ちインジウム繊維をカットします。 </li><li> PMMAのリフォームのジャケット管の表面を清掃し、インジウムはイソプロパノールワイプでファイバーを充填し、乾燥することができます。 </li><li>ゴムバンドを使用してインジウム埋め繊維を束ねて挿入PMMAのリフォームのジャケットチューブに、繊維を確保することがストレートでタイトフィット（ 図12）である。 </li><li> 5日の最低90℃でアニール炉に積み上げリフォームアセンブリをアニールする。 </li><li>焼鈍炉から積み上げリフォーム·アセンブリを取り外し、そのまま室温まで冷まします。 </li><li> 1.14に示すように、1.13とセカンダリドロー底エクステンダに示すように、上部エクステンダにインジウム満ちリフォーム·アセンブリを取り付けます。 </li><li>ストレッチとスリーブ（セクション5を参照）インジウム積層繊維を作るために真空をもつ二次延伸工程において、積層プリフォーム·アセンブリ。これは、50μmで区切られた5mmの電線を含むメタマテリアル繊維の製造、80グラムの張力の下に描画最終OD 0.6mmに引き伸ばされている。得られた繊維の光学顕微鏡断面像を図3に示します。 </li><li>ドロープロセスが終了した後、塔からのインジウム積層繊維のスプールを外します。 </li><li>でSPECT端面および2.8（ 図3）に示すように、インジウム積層繊維の長手方向の長さに沿って。 </li></ol> 4。主描画プロセス主描画プロセスは、1mmより大きい外径にリフォームを伸ばすために使用されます。次の手順は、第1節で使用されています：PMMAの被覆管を製造する。 <ol><li> 3爪チャックを最エクステンダをクランプすることにより、ドロー塔の上にリフォームをロードします。炉のホットゾーン（ 図13）にリフォームを養う。のXYマイクロステージを使用してプリフォームを合わせます。炉の上部プレートを閉じます。 </li><li>予熱段階は、 図14に示す温度プロファイルを使用して、延伸温度をプリフォームの断面積の温度を上昇させる。 </li><li> 5mm /分で送り速度を開始し、185℃まで温度を上げることにより、描画処理を開始するには、6 mm / minと閉会トン速度を描く彼はユニットクランプを描く。時間をかけてドローテンション（ 図15）の動作を調べます。 <ul><li>テンションが指数関数的に増加する場合は、フィードとドローユニットを停止し、リフォームしてフィードを開始する前に、温度を描画するまで加熱して、再度ユニットを描画できるようにする1分間待ちます。テンションが安定するまでテストを繰り返します。 </li><li>テンションが落ちて、1〜2 mm /分で引き分け率を高める。必要な描画速度が達成されるまで、（テンションが、定数のままであるか、または下がり始める限り、）1-2 mm /分刻みで描画速度を増加し続ける。 </li></ul></li><li>真空が必要な場合は、Blu-タック（ 図13）を使用して、トップリフォームエクステンダを密封真空に真空管を取り付けます。フィードとドローユニットはリフォームが対称的に描画されていることを確認し始めた後に真空をオンにします。 </li><li>リフォームを描画するときにガイドとして、 表1に主要な描画条件を使用します。炉内温度と比bの点に注意してくださいフィードをetweenと速度定数をODと描画のテンションを維持するために監視する必要が描く。延伸繊維の指標と外径、質量収支式から求めることができることに注意してください、 D 決勝 = D 開始 （F / D）1/2 最後の Dはどこに-最終的な繊維径であり、D スタートは最初のリフォームの直径であり、Fは送り速度であり、Dは描画速度です。摂食と絞り率とリフォームが終了し、炉のスイッチを停止します。プリフォームは、室温まで冷却した後、延伸塔からリフォームを削除します。 </li></ol> 5。二次ドロープロセス二次抽選プロセスが1mm未満ODSにリフォームを伸ばすために使用されます。次の手順は、第2節で使用されています：インジウム埋め繊維と3を製造する：インジウム積層繊維を製造する。 <ol><li> s用プリフォームをロードecondaryドローは主描画処理（ステップ4.1）の場合と同様である。 </li><li>二次抽選のための予備加熱の段階では、主描画処理（ステップ4.2）の場合と同様である。 </li><li>延伸温度に達するとリフォームはネックダウンを開始します。ドロップダウンリフォーム出口の初期描画力（ 図16）を提供するボトムエクステンダーの重量に起因する炉の底。 </li><li>送り速度（2.5 - 5mm /分）を起動し、炉内温度を増加し始める - ドロップダウンの速度を制御するために（2.5 5℃）。繊維径は約250維持されるべきである - 500μmのファイバのスナップを防ぐために。 </li><li>当初は1の下m / minの遅い速度で回転しているキャプスタンホイールにファイバを接続。ダンサーホイールの周辺にファイバーを巻くと繊維スプールに取り付けます。 </li><li> 4.4に示すように、真空は真空管を取り付ける必要がある場合。 </li><li>ファイバ線引きは当初、一時的な描画条件の下になります。 Sら供給速度は、所望の描画条件値に速度と炉の温度を描く。定常状態が数分後に達成されるまで、繊維径とドローテンションが変動します。 </li><li>リフォームを描画するときにガイドとして、表2にセカンダリの描画条件を使用します。フィードとドロー率との間の炉内温度と比一定のODと描画張力を維持するために監視されなければならないことに注意してください。 </li><li> 4.5に示すように、プロセスを停止します。 </li></ol>

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</ol>

特別な利害関係は宣言されません。

ここで紹介するテクニックは、効果的にハイパス·フィルタとして動作して、THz帯におけるプラズモン応答（ひいてはテーラード誘電率）を有する、マイクロスケール機能·サイズで連続3次元メタマテリアルのキロメートルの製造を可能にする。これは実験的にテラヘルツ時間領域分光法11を使用して特徴づけることができる。このようなファイバー状の ​​メタマテリアルはこの範囲12内の負の透磁率を有するメタマテリアル繊維と組み合わせた例負の屈折率材料のために、カットして積み重ねられたバルク材料に多数のデバイスを実現するために、または他の構造に織り込ますることができます。磁気応答性繊維はまた、ここで13を発表した技術上の変化によって大量に製造することができることに注意してください。

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬/材料の名称 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> 注釈 </td></tr><tr><td>インジウム99.99パーセントワイヤ、直径1mm </td><td> AIMのスペシャルティ</td><td>リクエストに応じて利用可能</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 - プロパノール（イソプロパノール） </td><td>シグマアルドリッチ</td><td>製品番号 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>粘着テープ</td><td>ステープルズ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ワンラップPTFEテープ、5ミリリットル×12ミリX 0.2 MMT </td><td> RSコンポーネンツ</td><td> RSストック番号 231から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ミクロンのアルミ箔テープ</td><td>あらかじめ粘着テープ</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>の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>アラルダイトクイックセット</td><td> Sell​​eys </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の管： - IDの6ミリメートル、外径12ミリメートル - IDの9ミリメートル、外径12ミリメートル</td><td> B＆Mプラスチック：プラスチック加工</td><td>リクエストに応じて利用可能</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> 機器の要件 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><ul><li>少なくとも200℃（プリフォームおよびファイバ引き込み設備付きHeathwayポリマードロータワー）の最大温度の炉を持つファイバードロー塔。ドロー塔の写真を図5に示します。 </li><li>少なくとも90の最高気温℃のアニ​​ーリング炉</li><li>光学顕微鏡。 </li><li>ホットエアガン。 </li><li>真空ポンプ。 </li><li>トップリフォームエクステンダー（30センチの長さと直径12mmの金属チューブ）。 </li><li>主描画ボトム·エクステンダー（100 cmの長さと直径12mmの金属チューブ）。 </li><li>二次抽選底エクステンダー（20センチの長さと直径12mmのPMMA管）。 </li></ul></td></tr></tbody></table>

ファイバー描画法を用いたメタマテリアルの作製

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

メタマテリアルは、彼らが1を操作する波長よりもはるかに小さいコンポーネントを組み合わせて製造された人造の複合材料である。彼らは代わりにそれらを構成する原子の、その成分の構造とそれらの電磁特性を借りている。例えば、サブ波長金属ワイヤが金属それ自体2とは対照的に、与えられた周波数で正または負のいずれかである実効誘電率を有するように配置することができます。光の挙動を介してこの前例のないコントロールは、潜在的にそのような不可視のマント3、負の屈折率材料4と、回折限界5の下にオブジェクトを解決レンズとしての新規デバイスの数につながることができます。しかし、光、中間赤外線、テラヘルツ周波数​​で動作するメタマテリアルは、従来は高価であり、最も少ないのCENにあるサンプルを生成するナノ·マイクロ加工技術を用いて作られていますサイズ6-7のtimetres。ここでは、テラヘルツプラズモン応答8を発揮するファイバー状の ​​金属線メタマテリアルの数百メートルを生産する製造方法を提案する。我々は、ポリメチルメタクリレート（PMMA）チューブ内インジウムワイヤを使用して、テイラー線プロセス10で微細構造ポリマー光ファイバ9を生成するために使用されるスタック·アンド·ドローテクニックを兼ね備えています。それは、処理するためのテラヘルツ領域における適切な光学特性を持つドロウアブル誘電容易であるため、PMMAが選択されています。インジウムそれは156.6の融解温度を持っているので℃のどちらがPMMAとcodrawingに適しています。我々は、一方の端部に封止されている外径1ミリメートル内径（ID）および12 ​​mm（外径）と直径1mmおよびPMMAの管で純度99.99％のインジウムワイヤーが含まれています。管は排気し、1.2mmの外径まで描かれています。得られた繊維は、その後、小さな断片に切断し、大きいPMMAの管に積層されている。このスタックは、1つで密封されている終わり、急速に引かれながら10倍の構造の直径を小さくすると、100倍の長さを増加し、炉内に供給される。このような繊維は、マイクロ·ナノスケールの特徴をもって、量産可能、本質的に柔軟であり、自然界で発見されていない電磁的特性を示すことが織ることができる。彼らは、テラヘルツからそのような目に見えない繊維、不織布、負の屈折率の布、超解像レンズのような光学周波数に小説デバイスの数のための有望なプラットフォームを表します。

メタマテリアル繊維が記載された技術を用いて製造した。彼らは順番に自身が制作された10ミリメートルポリマージャケットの内部に含まれる1ミリメートルインジウムワイヤのリフォームから引き出されていた図2に示すように直径100μmの連続インジウムワイヤを含む1ミリメートルPMMAの繊維のプリフォームから組み立てられた適切なサイズのポリマーチューブ絶縁チューブによって、 図1の回路図に示されている。 THz帯におけるプラズモン応答を持つメタマテリアル繊維の一例の断面の顕微鏡写真を図3に示します。 プラズモン応答は、低い周波数では、金属材料（低伝送）のようにして二つの動作の間の境界を定義するプラズマ周波数​​と誘電体（高透過率）のような高い周波数での動作をすること自体が現れる。この特定のケースでは、プラズマ周波数​​は1.2で期待されているテラヘルツしかし、私たちの技術は容易にターン変化ワイヤの半径と分離は、文献で ​​提示描画速度、図8を変えることによって変更することが...

テラヘルツ周波数​​でメタマテリアルは、ユニークな機会を提供していますが、大量に製造するために挑戦しています。我々は、安価に工業的規模で潜在的にメタマテリアルを作製する微細構造ポリマー光ファイバの製作手順を適応させる。我々は、テラヘルツプラズモン応答を示す〜100μm程度、で区切ら〜10μmの直径インジウムワイヤを含むポリ繊維を製造する。

メタマテリアルは、動作波長よりも十分に小さい構成要素を組み合わせることで作製される人工的な複合材料である1。それらの特性は...

本手順は、産業規模での適用が可能な、低コストなメタマテリアルの作製を目的としています。まず、一次線引きによりPMMAのジャケットチューブを作製します。次に、孔にインジウムを充填し、一次線引きプロセスを用いてインジウム充填ファイバーを作製します。積層したインジウム充填プリフォームとニーを90 °Cのオーブン内で組み立てます。次に、二次延伸プロセスを行い、積層インジウム充填プリフォームをファイバーへと延伸します。得られたメタマテリアルは、50 µmの間隔で配置された5 µmのワイヤーを含んでおり、工業的規模での低コストな作製が可能であり、テラヘルツ周波数領域でプラズモン応答を示します。リソグラフィー、ナノおよびマイクロファブリケーション技術などの他のメタマテリアル作製法はコストが高く、作製できるサンプルのサイズはせいぜい数センチメートル程度です。本手法の主な利点は、ファイバー形態のメタマテリアルを数百メートルにわたって作製できることです。これにより、メタマテリアルを技術的および実用的に意味のある量で製造できるかという点など、この分野における重要な課題に取り組むことが可能になります。ここで実演する特定の手法により、テラヘルツ領域でプラズモン応答を示すメタマテリアルを作製できます。このプロセスは原理的にナノスケールまで縮小可能であり、可視光スペクトルで応答するメタマテリアルを得ることができます。この手法の着想は、電気光学変調器を作製するために内部電極を持つファイバーを延伸させた我々の以前の研究から得られたものです。我々は最近、この手法を大幅に拡張することで、メタマテリアルの作製に利用できることに気づきました。積層されたインドインフィルファイバーのプリフォームを延伸してメタマテリアルを製造することは、習得が困難です。この視覚的なデモンストレーションを通じて、さまざまな構成要素の外観や、これらの複雑な構造をミクロンスケールまで延伸するために必要な条件を提示できればと考えています。本プロセスの実演を行うのは、エンジニアのRichard Luinと、当研究グループの博士課程学生であるAlessandro Tです。このメタマテリアルの作製手法は2段階の延伸工程で構成されており、各段階で小型化が行われます。プリフォームと呼ばれるマクロな物体を、炉内で延伸してフィラメントにします。一次線引き工程は、プリフォームを外径1 mmより大きくなるまで延伸またはスリーブ状に加工するために用いられます。目安として、付随テキストの表1に記載されている一次線引き条件を使用してください。プリフォームを線引きタワーに装填するには、上部エクステンダーを3爪チャックに固定し、プリフォームを炉の加熱ゾーンに送り込み、XYマイクロメーターステージを用いて位置を調整します。その後、炉のトッププレートを閉じます。温度を185 °Cまで上げます。送り速度を5 mm/minで開始します。分速6 mmで引き出し、ドローユニットのクランプを締めます。時間の経過に伴うドローテンションの挙動を監視してください。スリービングが発生する場合は、真空引きが必要です。ブルータックを用いて、真空密閉されたトッププリフォームエクステンダーに真空チューブを取り付けます。フィードおよびドローユニットを作動させ、真空を印加します。そして、外径と引張強度を一定に保つため、炉の温度、およびフィード速度とドロー速度の比率をモニターします。1 mmのインジウムワイヤを構造化するために使用されるポリメタクリル酸メチルジャケットチューブは、ストレッチおよびスリービングによって作製されます。直径1 mm、外径12 mmの最終的なPMMAジャケットチューブを作製するための、一次ドロー工程における標準的なPMMAチューブ。まず、内径6 mm、外径12 mmのPMMAチューブを600 mmの長さに切断する。スリーピング工程で後に使用するため、数本のPMMAチューブを準備しておく。PMMAチューブをアニーリングオーブンに入れ、90 °Cで最低5日間加熱します。アニール後のチューブが室温まで冷却した後、PMMAチューブの表面をイソプロパノールワイプで清掃し、乾燥させます。次に、反射テープを使用してPMMAチューブをトップエクステンダーに取り付けます。また、PMMAチューブを一次延伸用ボトムエクステンダーに取り付けます。次に、先に示した一次延伸工程により、PMMAチューブの外径を12 mmから6 mmまで延伸します。得られたチューブの一端をホットエアガンで熱収縮させ、それを新しいPMMAチューブの中に挿入します。PMMAチューブアセンブリを作成するには、伸長されたチューブと新しいPMMAチューブアセンブリの間の底部にある隙間を密封します。PTFEテープを使用して、PMMAチューブアセンブリの上端を、内層に粘着テープ、中層にPTFEテープ、外層に反射テープを用いて上部エクステンダーに取り付けます。PTFEテープがしっかりと巻かれ、PMMAアセンブリと上部エクステンダーの間のすべての隙間が密封されていることを確認し、伸長およびスリーブ処理を行います。前述の真空下での一次延伸工程により、得られたPMMAチューブアセンブリの外径を12 mmから6 mmまで縮小させ、内径と外径の比を約0.25にします。最終的なPMMAジャケットチューブの内径が1 mmとなり、内径と外径の比が約0.1になるまでこの工程を繰り返します。二次延伸工程は、プリフォームを外径1 mm未満まで延伸するために用いられます。描画温度に達すると、ボトムエクステンダーの重量により、プリフォームが加熱炉から引き出されながら絞り込まれ始めます。初期の描画力を与えるため、供給速度を2.5～5 mm/minに設定し、まず加熱炉の温度を170 °Cまで上げます。その後、温度を2.5～5 °Cずつゆっくりと上昇させ、220 °Cまで上げます。ドロップダウンの速度を制御するために、ファイバー径を250から500 µm程度に維持します。ファイバーの断裂を防ぐため、毎分1 m未満の低速で回転するキャプスタンホイールにファイバーを取り付けます。ファイバーをダンサーホイールに巻き付け、ファイバースプールに接続します。定常状態での延伸条件および最終的なファイバー寸法を得るためのガイドとして、付属論文中の二次延伸条件を使用してください。外径と延伸張力を一定に維持するため、炉温度および供給速度と引き取り速度の比を監視します。次に、直径1 mmのインジウム線をPMMAジャケットチューブ内で被覆して延伸する二次延伸プロセスを行い、直径1 mmのインジウム充填ファイバーを作製します。インジウム線を550 mmの長さに切断し、PMMAジャケットチューブに挿入して、インジウム充填プリフォームアセンブリを作成します。真空状態でこの充填プリフォームアセンブリを二次延伸プロセスで延伸および被覆し、15～20 gの張力下で延伸して、最終外径1 mmのインジウム充填ファイバーを作製します。延伸工程の完了後、インジウム充填ファイバーのスプールをタワーから取り出し、光学顕微鏡を用いて端面およびインジウム充填ファイバーの長手方向に沿って検査します。問題となる欠陥には、インジウム線とPMMAチューブの界面間の剥離、外径の変動、またはファイバー束の長手方向における破断亀裂などが含まれます。多数のインジウム充填ファイバーをゴムバンドで束ね、PMMAプリフォームジャケットチューブに挿入し、ファイバーが直線的で、スリーブに密着していることを確認します。二次延伸工程において、真空状態で積層プリフォームアセンブリを延伸し、最終外径0.6 mmのインジウム積層ファイバーを80 gの張力で作成します。目的とする製品は、50 µmの間隔で配置された5本のミクロンワイヤを含むメタマテリアルファイバである。この多重スリーブジャケットの断面図には、3つの連続したPMMAジャケットチューブに被覆された単一のインジウムワイヤが示されている。直径1 mmのPMMAファイバプリフォームには、直径100 µmの連続インジウムワイヤが含まれている。この顕微鏡画像は、テラヘルツ帯でプラスモニクス応答を示すメタマテリアルファイバーの断面の一例です。プラスモニクス応答により、低周波数では金属のように振る舞い、高周波数では誘電体のように振る舞い、ここではプラズマ周波数がこれら2つの挙動の境界を定義しています。実験的測定により、3つの異なる寸法に延伸されたこのファイバータイプの特性評価を行っています。どちらの場合においても、プラズマ周波数の直径依存性が顕著に現れています。このビデオを視聴することで、メタマテリアル構造を低コストかつ潜在的に工業的な規模で作製する方法について、十分に理解できたはずです。インジウムがファイバー長に沿って断裂するのを防ぐため、インジウム電界ファイバーは高い張力をかけて引き伸ばすようにしてください。これは低温を維持することによって達成され、その結果、ポリマーが高粘度となり、液体金属を含む構造が保持されます。

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テラヘルツメタマテリアルアブソーバのシミュレーション、作製と評価

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犠牲成分の蒸発を用いた三次元微細構造を作る過程

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ここでは、3軸分配システムによって自動化された直接描画手順を介して生成された自由に懸濁し、ミクロン/サブミクロンスケールのポリマー繊維および「ウェブ様」構造を作製するためのプロトコルを提示します。...

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フェムト秒レーザー誘起アブレーションを用いたナノファイバー上の1次元フォトニック結晶共振器の作製

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このプロトコルでは、デザインと水道橋とその活性化水繊維の製造について説明します。実験は、水繊維の毛細管の共鳴がその光伝送を調節することを示します。...

水の光ファイバーの設計と製作

このプロトコルでは、微量ガス分光法などのさまざまなアプリケーションを使用した、低コスト、ディスクリート、ファイバー結合、および空気間隔のファブリペローエタロンの構築について説明します。製造は、標準的な光学実験装置が利用可能な任意の施設で可能です。...

低コスト、ファイバー結合、空隙ファブリペローエタロンの製造

本稿では、ウェットハンドレイアップ/真空バッグ法を用いて得られた繊維強化ポリマーマトリックス複合積層板の作製プロセスについて述べる。...

異なる製造プロセスで得られたガラス繊維強化ポリマー複合積層物の機械的特性の測定

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アディティブマニュファクチャリングによって生成される散逸性弾性メタマテリアルの特性評価 

学ぶファイバー描画法によるメタマテリアルの作製手法。PMMA繊維にインジウムワイヤーを封入し、テラヘルツ周波数帯域でプラズモン応答を示す構造を低コストかつ産業規模で製造する方法を解説します。

ファイバー描画法を用いたメタマテリアルの作製

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