Ny optisk fiber kan bli 1 000 gånger känsligare
Forskare vid KTH och University of Southampton har utvecklat en ny typ av platt optisk fiber som visat upp till 1 000 gånger högre känslighet för tryck än konventionell optisk fiber. Tekniken kan bland annat användas för sensorer i batterier, drönare, flygplan och infrastruktur.
Den nya forskningen kan öppna för mer känsliga och kompakta sensorsystem, där optiska fibrer används för att övervaka exempelvis tryck, temperatur och belastning. Det kan ge nya möjligheter inom bland annat batteriövervakning samt fordons- och flygteknik.
Fibern är tillverkad i kiseldioxid och har en platt, bandliknande geometri med en kontrollerad intern mikrostruktur. Genom att förändra fiberns form kan forskarna styra hur materialet reagerar på exempelvis tryck och temperatur, uppger KTH i ett pressmeddelande.
I laboratorietester visade den platta fibern upp till 1 000 gånger högre tryckkänslighet än standardiserade runda optiska fibrer. Resultaten är publicerade i Nature Communications.
Till skillnad från konventionella metoder, där fibern plattas till, har forskarna utvecklat en tillverkningsmetod där den platta geometrin skapas redan från början. Med hjälp av laserbaserad glasbearbetning kan även interna strukturer, exempelvis luftkanaler eller metallfyllningar, byggas in i fibern.
Forskarna har fyllt delar av den interna strukturen med en tennbaserad legering för att skapa en variant med förbättrad temperaturkänslighet.
Kan byggas in i batterier och kompositer
En viktig del av tekniken är att fibern fortfarande kan användas tillsammans med befintliga optiska system, samtidigt som den nya geometrin ger ytterligare sensorfunktioner, uppger KTH.
De optiska fibrerna kan exempelvis integreras i kompositmaterial för att övervaka belastning och tryck i flygplan, drönare och annan infrastruktur. Ett annat potentiellt användningsområde är batterier, där förändringar i tryck och temperatur inne i en battericell kan användas för att upptäcka avvikande beteenden på ett tidigt stadium.
Optiska fibrer är dessutom okänsliga för elektromagnetiska störningar och kan göras både lätta och kompakta. Det gör tekniken intressant för bland annat flyg- och rymdindustrin, energisystem, medicinteknik och avancerad tillverkning.
– Det här ger optisk fiber en ny dimension, säger Chris Holmes, professor vid University of Southampton.
Nästa steg är enligt forskarna att gå från demonstrationen i laboratoriemiljö till praktiska sensorsystem, bland annat för intelligenta drönare, avancerade kompositmaterial och energiteknik.
