L'Université polytechnique de Hong Kong (PolyU) a développé un nouveau dispositif de micro-gaufrage pour la fabrication de lentilles en verre de précision avec une qualité d'image élevée. Les lentilles ont la résolution requise pour les instruments et appareils optiques de pointe dans des domaines variés, y compris l'astronomie, défense nationale, balayage médical, et les produits de consommation tels que les appareils photo et les téléphones portables. L'invention permet de gaufrer des microstructures optiques ultra-précises dans le verre de manière écologique, économie d'énergie électrique de 60 fois et réduction des coûts de fabrication de deux tiers par rapport aux machines conventionnelles.

Les composants optiques en verre sont difficiles à fabriquer car ils nécessitent une température de moulage beaucoup plus élevée et des matériaux en carbure extrêmement difficiles à usiner pour fabriquer le moule. Il est également difficile de gaufrer des éléments optiques à l'échelle micro et nanométrique avec des microstructures de verre de la taille du micron. Cependant, avec une demande croissante de lentilles puissantes de petite taille et de haute résolution dans les systèmes optiques avancés, il y a eu un besoin croissant de verre optique pour remplacer les polymères optiques, qui ont une transmission beaucoup plus faible. Prenons l'exemple d'une lentille de lecture optique DVD haute définition, la taille de la caractéristique est aussi petite que 0,9 micron. Les méthodes de lithographie conventionnelles utilisées pour la production de masse entraînent des coûts de produit élevés, pourtant la lentille réalisée a une précision bien inférieure à celles obtenues par moulage ou gaufrage. Aujourd'hui, La Chine a la production de lentilles optiques la plus élevée au monde. Encore, en raison des limitations technologiques pour produire des lentilles haut de gamme, sa valeur marchande totale est encore inférieure à celle de l'Europe et du Japon.

L'équipe de recherche dirigée par le professeur LEE Wing Bun et le Dr LI Lihua du département d'ingénierie industrielle et des systèmes de PolyU a adopté une nouvelle conception de moulage avec un revêtement de type graphène et une technologie de chauffage auto-développée pour produire l'équipement de micro-gaufrage pour produire des microns composants optiques microstructuraux de niveau en verre. Par rapport aux appareils de chauffage infrarouge encombrants conventionnels à forte consommation d'énergie, la nouvelle technologie est plus écologique et plus rentable.

L'utilisation d'un revêtement de type graphène peut chauffer le verre optique avec précision et rapidité avec une faible consommation d'énergie, tout en réduisant la dilatation thermique et la déformation du moule. Le logiciel de contrôle et de surveillance peut également fournir des lectures en ligne instantanées de la température pour permettre un réglage fin et un ajustement des paramètres de processus, et ainsi raccourcir le temps de cycle. Ces nouvelles fonctionnalités permettent d'économiser jusqu'à 60 fois l'énergie électrique, par rapport aux machines infrarouges classiques, et réduire les coûts de fabrication de deux tiers. Étant un matériau électriquement conducteur avec des caractéristiques d'usure élevées, Le graphène permet également un démoulage en douceur de la pièce de verre du moule après le processus de gaufrage. Par ailleurs, motif à l'échelle du micron peut être reproduit sur le substrat de verre.

Le nouvel équipement de gaufrage a de larges applications dans les produits opto-électroniques, y compris les micro-lentilles de téléphone portable, objectifs de caméra, Objectifs de lecture de DVD, lentilles micro-navettes, lentilles f-thêta pour imprimantes laser, loupes de télévision de projection, communication optique V Substrats de gouttière, réseaux de micro-lentilles (MLA), et lentilles de Fresnel pour la collecte et le suivi de l'énergie solaire. En optique de champ lumineux, les nouvelles applications à fort potentiel incluent les têtes de caméra 3D, systèmes de vision robotique tridimensionnelle, ainsi que des objectifs pour la prise de vue à longue distance, détection de drones à basse altitude et surveillance de la sécurité.