Dočkáme sa presnejších vesmírnych teleskopov? Vedci z MIT ukázali revolučný spôsob výroby tenkých vrstiev materiálu
Deformácia tenkých vrstiev materiálu bola najväčším problémom pri zariadeniach vyžadujúcich si extrémnu presnosť.
Množstvo zariadení sa spolieha na ľahké a mimoriadne presné optické systémy. Medzi tieto zariadenia patria vesmírne teleskopy, displejové panely, alebo röntgenové zrkadlá. Na jednu stranu ľudstvo za posledné desaťročia tieto technológie extrémne vylepšilo, no zároveň sa zdá, že ďalší pokrok stojí pred zložitými prekážkami.
Povrch zrkadiel môže byť narušený poškodením povrchového náteru, čo znižuje kvalitu optického zariadenia, píše inštitút MIT. Obzvlášť to platí pri vesmírnych optických zariadeniach. Výskumníci z technologického inštitútu ponúkajú nové metódy, ako sa môžu tieto prekážky odstrániť.
Prostredníctvom nových metód dokážu tvarovať tenké plátové materiály takým spôsobom, ktorý eliminuje deformácie. Na základe toho môžu ohýbať povrchy aj do komplexnejších tvarov, ak si to zariadenie vyžaduje. Takáto forma tvarovania sa využíva hlavne pri komplexnejších systémoch, napríklad pri deformovateľných zrkadlách. Pokroky vedcov z MIT v tejto sfére ale povedú k lacnejším, presnejším a škálovateľným zariadeniam.
Tenšie a tvarovateľnejšie povrchy môžu nájsť uplatnenie v širokom spektre odvetví. Či už ide o headsety rozšírenej reality alebo väčšie teleskopy, ktoré by sa dostali do vesmíru lacnejšie.
„Používanie tlaku na deformovanie optických alebo polovodičových povrchov nie je novou myšlienkou. Ak však použijeme moderné litografické technológie, dokážeme prekonať veľa výziev, ktorým tradičné metódy čelia,“ vyjadril sa Youwei Yao, z inštitútu MIT.
Nový spôsob tvorby tenkých materiálov
Práca vedcov z MIT nadväzuje na výskum Brandona Chalifouxa, ktorý dnes pôsobí na univerzite v americkom štáte Arizona. Chalifoux pracoval na matematických vzorcov, ktoré prepojil štádiá povrchového stresu s deformáciami tenkých plátov.
Neprehliadnite
Yao vysvetľuje, že v novej metóde nevyvíjajú na materiál tlak, aby ho dostali do určitého tvaru. Namiesto toho tlak na určitých miestach povolia, čím dochádza k ohnutiu materiálu. Jeho tím pracoval aj pre americkú NASA na projekte Lynx next-generation X-ray telescope. Išlo o koncept röntgenového teleskopu, ktorý vyžadoval desiatky tisíc mimoriadne presných zrkadiel. Zrkadlá museli byť mimoriadne tenké, aby dokázali efektívne odrážať röntgenové lúče. Lenže čím tenšie je zrkadlo, tým sa jednoduchšie deformuje, napríklad pod vplyvom jeho reflektívneho náteru.
Nová metóda vedcov z MIT pracuje s novým usporiadaním stresových vzorcov, prostredníctvom ktorých dokážu ovládať celkový stres štruktúry. Substráty pre optické povrchy sú najprv potreté zo zadnej strany filmom, odolným voči záťaži. Následne vytlačia stresové vzorce do filmu prostredníctvom litografického procesu. To im umožní zmeniť vlastnosti materiálu v určených oblastiach.
„Deformácie vyvolané nátermi, sa stali vážnym problémom,“ vysvetľuje Yao.
Metóda nového tvarovania tenkých materiálov nenájde svoje využitie len pri opravovaní zrkadiel vesmírnych teleskopov. Pri výrobe tenkých plátov pomocou bežných metód je mimoriadne ťažké dosiahnuť potrebnú presnosť. Tradičné procesy totiž využívajú metódy, ktoré vedú k následnej deformácii materiálu po spracovaní. Vedci vo svojej práci našli metódu, ktorá je stabilná a práve vďaka tomu by mohla byť využívaná hlavne pri spracovaní materiálov, spojených s optickými zariadeniami.
V budúcnosti by vedci mohli prísť na spôsob, ako kontrolovať stres tenkých plátov dynamicky. Táto metóda by našla svoje uplatnenie napríklad v jemnej robotike.
Komentáre