Una guía de ondas flexible y estirable basada en nanograbados para detección táctil

Resumen

Sobre la base de las características relacionadas de la guía de ondas ópticas y los materiales ópticos flexibles, se propone una estructura de guía de ondas óptica flexible y estirable orientada a la percepción táctil. El principio de detección de la guía de ondas óptica se basa en la deformación mecánica causada por la pérdida de luz de salida. Supera las deficiencias de los dispositivos de guía de ondas ópticas tradicionales, que no pueden adaptarse a superficies irregulares. La guía de ondas óptica flexible y estirable se fabrica con el método de moldeo de nanorreplicación y se ha aplicado a la medición de presión y deformación en el campo de la detección táctil. La guía de ondas óptica flexible y extensible tenía un rango de detección de deformación de 0 a 12,5%, y el rango de detección de fuerza externa es de 0 a 23 × 10 ^–3 N.

Introducción

La guía de ondas ópticas es una estructura que guía la transmisión de ondas de luz [1, 2, 3, 4]. Las guías de ondas ópticas rígidas convencionales no pueden cumplir los requisitos de la electrónica flexible y la robótica blanda [5, 6, 7]. Los dispositivos flexibles y estirables serán una parte importante del sistema robótico de detección táctil, que puede realizar la percepción de la interacción humano-máquina y tiene un alto grado de flexibilidad, capacidad de estiramiento, adaptabilidad, sensibilidad, biocompatibilidad e inmune a la interferencia electromagnética [8, 9,10,11,12]. Wang y col. fabricó sensores de presión flexibles bioinspirados basados en una película de biocompuesto Ti3C2 / MC con una sensibilidad a la presión de 24,63 kPa ⁻¹ , y la película de seda Fibroin-MXene también se había utilizado como sensor de presión con biocompatibilidad y alto rendimiento [13, 14]. Ran y col. fabricó un sistema de amplificación de detección biomimética infrarroja (IR) flexible para imágenes de alto contraste de luz IR, y la fotosensibilidad máxima puede alcanzar 7,6 × 10 ⁴ bajo la longitud de onda de 1342 nm [15]. La guía de ondas óptica flexible y estirable basada en una estructura de nano-rejilla se puede fabricar en dispositivos de detección táctil con flexibilidad y capacidad de estiramiento, y tiene una amplia aplicación en el área de la electrónica y la robótica portátiles. Li y col. fabricó un dispositivo de guía de ondas flexible basado en vidrio de calcogenuro flexible, y se utilizó una teoría del eje multineural para optimizar la distribución de la deformación [16]. Además, la guía de ondas de vidrio se había diseñado en forma de serpentina, con una capacidad de estiramiento del 42% de tensión de tracción. Además de los nuevos materiales ópticos flexibles, se han utilizado muchas tecnologías de fabricación de vanguardia en la fabricación de guías de ondas flexibles y extensibles [17, 18]. Samusjew y col. fabricó una guía de ondas óptica estirable y flexible de fotopolimerización mediante impresión por inyección de tinta, y la guía de ondas tenía una capacidad de estiramiento del 120% [19]. Para lograr la flexibilidad y la capacidad de estiramiento de los dispositivos de guía de ondas ópticas basados en estructuras de nano-rejilla, se necesitan nuevos materiales blandos con transparencia óptica como piedras angulares. En la actualidad, se han desarrollado continuamente nuevos materiales utilizados para fabricar dispositivos de detección de fotones flexibles y extensibles [11, 20]. Tienen varias características comunes, que incluyen transparencia, flexibilidad y capacidad de estiramiento. Estos nuevos materiales ópticos blandos se pueden dividir en las siguientes categorías:elastómeros, cristales coloidales, hidrogeles y ópalos sintéticos [21,22,23]. Con el desarrollo gradual de dispositivos de guía de ondas ópticas flexibles y extensibles basados en materiales ópticos flexibles y tecnologías de micro / nanofabricación, la aplicación de guías de ondas ópticas flexibles y extensibles en la percepción táctil, la electrónica portátil y el diagnóstico de salud personal se ha expandido gradualmente. Andreas y col. utilizó polímero de poliestireno como capa de cobertura y polímero fluorado como capa de transmisión para preparar dispositivos de detección de guías de ondas ópticas elastoplásticas y de capacidad de estiramiento ultra alta, cuya resistencia a la tracción puede superar el 300% [24]. Alexander y col. utilizó tecnología holográfica y método de curado de plantilla UV para preparar luz de rejilla de difracción flexible en material PDMS mezclado con moléculas fotosensibles de benzofenona [25]. Aunque muchos investigadores han implementado guías de ondas ópticas flexibles o extensibles, hay pocos avances en la investigación de las guías de ondas ópticas flexibles y extensibles, especialmente en el área de detección táctil robótica.

En este artículo, se ha diseñado y fabricado una nueva guía de ondas óptica flexible y estirable con un proceso de moldeado de nanorreplicaciones. La guía de ondas óptica flexible y estirable es un importante dispositivo de detección táctil y se puede utilizar para detectar la presión y la tensión para aplicaciones portátiles y de atención médica. La guía de ondas flexible y estirable se fabricó sobre una oblea maestra de silicio, con PDMS como sustrato. Se utilizó una oblea maestra de nano-rejilla para crear estructuras de rejilla en una guía de ondas óptica como acopladores de entrada / salida. Todos los parámetros relacionados se han analizado y calculado durante el proceso de fabricación. La guía de ondas óptica flexible y estirable fabricada se ha aplicado a la medición de la presión y la tensión en el campo de la detección táctil.

Métodos

Principio de la guía de ondas flexible y estirable

Para un sensor de guía de ondas óptico flexible y estirable, el índice de refracción de la capa guiada es n _{guía de ondas} y el coeficiente del índice de refracción del entorno ambiental de la guía de ondas es n _externo , que satisface la siguiente relación:

$$ n_ {guía de ondas}> n_ {externo} $$ (1)

En este artículo, se selecciona PDMS como la capa de guía de ondas óptica, y su coeficiente de índice de refracción es 1,41, que es más alto que el coeficiente de índice de refracción del aire 1.0, por lo que se puede utilizar como una guía de ondas óptica simple. La realización de la detección táctil requiere que la guía de ondas óptica flexible y estirable basada en la detección táctil pueda detectar diferentes parámetros físicos (presión, tensión, etc.) del entorno ambiental. Cuando el dispositivo sensor de guía de ondas óptica flexible y estirable se ve afectado por el entorno externo, la intensidad de la potencia de la luz de salida está intrínsecamente relacionada con la perturbación mecánica causada por el estrés o la tensión. De acuerdo con la variación en la intensidad de la luz de salida, se puede establecer la deformación de la guía de ondas óptica flexible y estirable causada por la fuerza ambiental externa. Al calcular el cambio de la intensidad de la luz de salida, las variaciones físicas externas se pueden medir cuantitativamente.

El diagrama esquemático del dispositivo sensor de guía de ondas óptico flexible y estirable, como se muestra en la Fig. 1a. La parte de la guía de ondas óptica flexible y estirable incluye:1, película de guía de onda óptica flexible y estirable; 2, profundidad de nanorejilla periódica; 3, longitud de la guía de ondas óptica; 4 Período de nanograbación; 5, ancho de nanograbado; 6, entrada acoplada rejilla, 7, salida acoplada rejilla. El acoplamiento de rejilla de la guía de ondas óptica flexible y estirable se compone del área de acoplamiento de rejilla de la parte 6 y el área de acoplamiento de la rejilla de la parte 7 para la intensidad de la luz de entrada y salida. La detección de la guía de ondas óptica se realiza mediante la guía de ondas óptica estirable flexible con cantidades físicas externas (presión, deformación, etc.) para obtener la relación correspondiente entre la intensidad de la luz de salida y los cambios en las cantidades físicas externas, como se muestra en la Fig. 1b. .

un Principio de detección de presión y deformación, b Esquema de la guía de ondas óptica flexible y estirable

Cuando un rayo de onda de luz se acopla a la guía de ondas óptica desde el acoplador de rejilla en un cierto ángulo, transmite una distancia de L en la guía de ondas óptica y luego se acopla a través del acoplador de rejilla de salida. Se supone que la intensidad de la luz de salida es I ₀ . Cuando la estructura de la guía de ondas óptica flexible y estirable se deforma por la presión externa aplicada F o la tensión S, su correspondiente variación de intensidad de luz de la salida de la guía de ondas óptica es ΔI ₀ , por lo que la relación entre la intensidad de la luz de salida y la presión es:

$$ \ Delta I_ {0} =f \ left (F \ right) $$ (2)

La relación entre la variación de la intensidad de la luz y la tensión aplicada es:

$$ \ Delta I_ {0} =f \ left (S \ right) $$ (3)

Resultados y análisis de la simulación

El material de la estructura de la guía de ondas óptica flexible y estirable es un material suave con flexibilidad y capacidad de estiramiento. Cuando la guía de ondas óptica extensible flexible realiza detección táctil, el dispositivo puede dañarse o no funcionar correctamente debido a la tensión establecida durante el proceso de deformación. Por lo tanto, a la hora de fabricar dispositivos de guía de ondas ópticas flexibles y estirables, es necesario realizar simulaciones estáticas sobre estructuras de cristal fotónico preparadas con diferentes materiales, y analizar la distribución de tensiones y deformaciones internas en la estructura cuando se somete a fuerzas externas para producir deformaciones por tracción. . Se utilizó el software ABAQUS para la simulación de elementos finitos. Los parámetros del modelo se establecieron de la siguiente manera:período de rejilla 850 nm, ciclo de trabajo 0,5, espesor del material 2 mm, altura de rejilla 200 micrones, módulo de Young es 1 MPa, relación de Poisson es 0,48 y la densidad de PDMS se establece en 0,98 g / cm ³ . La carga se define como el desplazamiento de tracción aplicado a ambos lados de la guía de ondas óptica, y las otras direcciones son fijas, lo que significa que el dispositivo se estira un 10% en la dirección horizontal. El diagrama de distribución modal tensión-deformación de la guía de ondas óptica PDMS se muestra en la Fig. 2. Puede verse en la Fig. 2a que los cambios morfológicos de la deformación se distribuyen principalmente en la parte inferior de la estructura de la capa de rejilla, y la deformación es distribuidos simétricamente y más uniformemente en ambos lados. La concentración de tensiones se encuentra principalmente en la parte donde se conectan la rejilla y las estructuras de bloques, y las tensiones máximas son inferiores a 0,13 MPa, como se muestra en la Fig. 2b. El análisis de simulación mecánica muestra que la guía de ondas de estructura de rejilla basada en PDMS tiene muy buenas propiedades de tracción y el experimento de simulación respalda la estabilidad de la función de detección de deformación de la estructura de guía de ondas óptica flexible y estirable.

Simulación de elementos finitos de la guía de ondas flexible y estirable: a Tensión elástica; b Estrés

El principio de detección del sensor táctil de guía de ondas óptica flexible es que cuando la luz se acopla a la guía de ondas óptica y se transmite, se produce una pérdida de transmisión de luz debido a la tensión y la tensión externas, y el propósito de la detección de tensión y deformación se logra calculando la pérdida. Por lo tanto, para el dispositivo de guía de ondas óptico diseñado basado en la estructura de nano-rejilla, se requiere la simulación del campo eléctrico para verificar el estado de transmisión de la luz en la guía de ondas óptica. En el experimento de simulación electromagnética, se utiliza el software de simulación electromagnética FDTD para el análisis y el diseño. Dado que la guía de ondas óptica diseñada es una estructura simétrica, el acoplador de rejilla en cada extremo se selecciona como objeto de investigación. El ciclo de trabajo de la rejilla es 0,5, el período de la rejilla es y la altura de la rejilla es. Su estructura básica se muestra en la Fig. 3a. Cuando un haz de luz roja gaussiana se acopla a la guía de ondas óptica en un ángulo de incidencia de 13,54 grados, la mayor parte del haz de luz blanca se puede acoplar a la guía de ondas óptica y propagarse a lo largo de la dirección horizontal de la guía de ondas óptica. El experimento verificó que cuando el rayo entra en la guía de ondas óptica en un cierto ángulo de incidencia, el rayo puede propagarse parcialmente en la guía de ondas óptica y acoplarse, como se muestra en la Fig. 3b.

un Estructura de simulación del proceso de acoplamiento ligero, b distribución electromagnética de la luz de acoplamiento

Fabricación

El modo de entrada y salida de la guía de ondas óptica flexible y estirable es el acoplamiento de rejilla, que se fabrica mediante un molde de nanorreplicación con una plantilla de rejilla maestra de Si. Los materiales ópticos flexibles que se pueden utilizar para la fabricación de guías de ondas ópticas flexibles y extensibles incluyen PDMS, SU8, PMMA y vidrio de calcogenuro flexible. El proceso de fabricación de una guía de ondas flexible y estirable es el siguiente:(1) Plantilla de oblea maestra. La plantilla de nano-rejilla tiene un período de rejilla de 850 nm, factor de relleno 0,5 (LightSmyth Technologies, Inc.). (2) Modificación de la superficie. La plantilla de oblea de silicio preparada se colocó en silano hidrófobo y se remojó durante 15 min. Luego, se limpió con IPA y se secó con gas nitrógeno, para cambiar las propiedades superficiales de la plantilla de rejilla de Si (de hidrófila a hidrófoba). (3) Capa de sacrificio. La solución de alcohol polivinílico (PVA) (concentración del 10%) se revistió por centrifugación en una oblea de Si de 4 '' y luego se secó a 75 ⁰ C durante 30 min. (4) Plantilla de guía de ondas de rejilla. Se colocaron dos rejillas de Si de 855 nm encima de la capa de sacrificio de PVA. Asegúrese de que la orientación de las dos plantillas de rejilla sea la misma y que las rejillas estén hacia arriba y la distancia relativa entre las plantillas. (5) Revestimiento de PDMS sin curar. Mezcla de PDMS sin curar y agente de curado con una proporción de 10:1. Luego, el PDMS sin curar se agita para mezclar uniformemente. Después de eso, la mezcla se coloca en una caja de vacío y se desgasifica durante 10 min. Finalmente, el PDMS sin curar se reviste por centrifugación en la plantilla de guía de ondas de rejilla. (6) Eliminación de guías de ondas basadas en PDMS. Colocar la guía de ondas óptica que solidificó en PVA en agua y bañar durante 10 h para disolver PVA. Sacar la guía de ondas óptica flexible y estirable y despegar la guía de ondas de las plantillas de rejilla de silicio, como se muestra en la Fig. 4. El tamaño de la estructura de guía de ondas óptica flexible y estirable diseñada en este documento es ajustable. En aplicaciones posteriores, los investigadores pueden ajustar el tamaño estructural de la guía de ondas óptica en función de sus requisitos. La guía de ondas óptica flexible y estirable se puede ajustar principalmente desde los dos aspectos siguientes:(1) reducir el tamaño de la plantilla de Si; (2) reduzca la distancia de la capa de transmisión de rejilla. A través de los dos métodos anteriores, el tamaño de la guía de ondas óptica flexible y estirable se puede diseñar y fabricar de manera adaptativa de acuerdo con las necesidades del empaque.

Proceso de fabricación de moldes de nanorreplicaciones del sensor de guía de ondas óptico flexible y estirable

La estructura de nano-rejilla se fabrica mediante copiado y moldeado a gran escala. La plantilla de rejilla de silicio seleccionada tiene un período de 850 nm, un ciclo de trabajo de 0,5 y una altura de rejilla de 200 nm, como se muestra en la Fig. 5a. La calidad de la morfología de nano-rejilla determina la eficiencia de acoplamiento de la luz de entrada y salida. La imagen AFM de las nanorejillas basadas en el moldeado de réplicas es como se muestra en la Fig. 5b. Se puede ver en la figura que la estructura de nano-rejilla se puede transferir desde la plantilla de rejilla de silicio al sustrato de PDMS con una buena consistencia. Se puede concluir que el método de moldeado de nanorreplicaciones seleccionado puede cumplir con los requisitos de fabricación de guías de ondas ópticas flexibles y extensibles.

Imágenes AFM de nanorejillas: a Plantilla de nanograbado de Si, b rejillas de moldeo de nanorreplicación en PDMS

Resultados y discusión

Plataforma de detección

Para medir el estrés y la tensión para la detección táctil con una guía de ondas flexible y estirable, se construyó una plataforma de detección táctil flexible. En la Fig. 6a se muestra toda la plataforma experimental flexible y estirable de guías de ondas ópticas, que incluye principalmente el siguiente proceso:(1) Fuente de luz incidente. Se selecciona como luz incidente un punto láser con una longitud de onda ubicada a 632,8 nm. (2) Dispositivo de ajuste de posición y posición de la fuente de luz. Es un dispositivo mecánico que se utiliza para fijar la posición de la fuente de luz incidente y ajustar su ángulo de incidencia en tiempo real. (3) Dispositivo de medición de tracción. El dispositivo de medición de tracción compuesto por Vernier Caliper y piezas fijas no estándar, que se puede utilizar para medir con precisión la longitud inicial de la guía de ondas óptica flexible y estirable y la correspondiente variación de la longitud de estiramiento en el experimento. (4) Fotodetector. El fotodetector PM100D (Thorlabs, Inc.) tiene un rango de detección de intensidad de luz de 500nW a 500mW. En esta plataforma experimental, el fotodetector se utiliza para detectar la variación de la intensidad de la luz de salida en la guía de ondas óptica flexible y estirable basada en PDMS, y la presión y la tensión relacionadas se pueden calcular en función de la cantidad de cambio de la intensidad de la luz de salida. Esta plataforma experimental de detección táctil es de bajo costo, compatible y se puede utilizar para detectar presión y tensión para la detección táctil. La precisión de deformación puede llegar al 0,1%, con la precisión del Vernier Caliper es de 0,02 mm. Al mismo tiempo, el fotodetector se utiliza para detectar la variación de la intensidad de la luz de salida y la resolución de la sonda del fotodiodo es de 10 PW. La guía de ondas óptica flexible y estirable fabricada por moldeo de nanorreplicación se muestra en la Fig. 6. El área cuadrada colorida es la parte de entrada y salida de la guía de onda óptica flexible y estirable, y el área transparente en el área central es el área de transmisión de luz. El efecto de color se genera por difracción de la luz en la superficie de la rejilla. La guía de ondas óptica extensible flexible se muestra en la figura 6b, el área coloreada es el puerto de entrada y salida de la guía de ondas óptica extensible flexible y el área transparente central es el área de transmisión de la guía de ondas óptica. La imagen en color del puerto de entrada y salida del acoplamiento de la rejilla es causada por la difracción de la luz en la superficie de la rejilla.

un La plataforma de detección táctil, b Guía de onda óptica flexible y estirable basada en nanograbación

Experimentos de detección táctil

En la detección táctil, la presión y la tensión son dos cantidades físicas que a menudo están involucradas en los sensores táctiles robóticos cuando interactúan con el entorno externo. La percepción precisa y en tiempo real de la presión y la tensión puede permitir que los robots capturen con precisión el grado de deformación mecánica en interacción con objetos externos, a fin de facilitar la operación de retroalimentación óptima posterior.

El método de prueba para la guía de ondas óptica flexible y estirable es el siguiente:(1) Se usa un haz de luz estable para incidir en la capa de transmisión de la guía de ondas de la guía de ondas óptica flexible y estirable a través de la rejilla de acoplamiento en un ángulo fijo. En el otro extremo del dispositivo de guía de ondas óptica, se utiliza un fotodetector para recoger la luz de salida del acoplador de rejilla de salida. (2) Cuando se aplica una fuerza externa a la guía de ondas óptica flexible y estirable, la estructura de la guía de ondas óptica cambiará, lo que conduce a la atenuación de la intensidad de la luz de salida. Al analizar la atenuación de la intensidad de la luz, la fuerza externa se puede medir con precisión. (3) Cuando se aplica una tensión externa a la guía de ondas óptica flexible y estirable, la tensión también se puede medir con precisión de acuerdo con la variación en la intensidad de la luz de salida. Se llevó a cabo la prueba de presión para una guía de ondas óptica flexible y estirable. En este experimento, la guía de ondas óptica flexible y estirable se fija mediante dos cabezales deslizantes de Vernier Calipers, y se sintonizan fuentes láser de 632,8 nm para acoplarse al puerto de rejilla de entrada en un ángulo óptimo. La posición del ángulo óptimo está relacionada con la potencia máxima recibida por el medidor de potencia en el extremo de salida de la rejilla. En la región media de la guía de ondas óptica flexible y estirable, se usa un medidor de presión para aplicar presión gradualmente sobre ella, y se registran los datos correspondientes del valor de presión y la intensidad de la luz.

Los resultados experimentales se muestran en la Fig. 7a. Según la figura, la intensidad de la luz de salida de la guía de ondas óptica disminuye a medida que aumenta la presión aplicada, y existe una correlación lineal entre el cambio de presión y la intensidad de la luz de acoplamiento de salida. El rango de detección de presión de la guía de ondas óptica flexible y estirable es de 0 a 25 × 10 ^–3 N.

Los experimentos de detección de guías de ondas ópticas flexibles y extensibles: a gráfico de respuesta a la pérdida de presión frente a la intensidad de la luz, b gráfico de respuesta de pérdida de intensidad de luz frente a tensión

El experimento de detección de tensión de una guía de ondas óptica flexible y estirable se lleva a cabo mediante un mecanismo de estiramiento con escala. En primer lugar, la guía de ondas flexible y estirable está preestirada para evitar doblarse debido a la gravedad, de modo que esté en estado horizontal, y su longitud inicial L ₀ es registrado por el pie de rey. Luego, la guía de ondas óptica flexible y estirable se estira mediante el mecanismo de sujeción en ambos extremos del calibre de nonio, y la longitud después del estiramiento se registra como L, luego la deformación correspondiente S se puede calcular como:

$$ {\ text {S}} =\ frac {{L - L_ {0}}} {{L_ {0}}} $$ (4)

Los resultados experimentales de la detección de deformación basada en una guía de ondas óptica flexible y estirable se muestran en la figura. Según la figura, con el aumento de la tensión aplicada, la intensidad óptica de salida de la guía de ondas óptica flexible y estirable disminuyó gradualmente. Además, la potencia óptica disminuyó a medida que aumentaba la deformación aplicada, y existe una correlación lineal entre ellos. Mientras tanto, el rango de detección de deformación de la guía de ondas óptica flexible y estirable es de 0 a 12,5%, con una precisión de deformación del 0,1%, como se muestra en la Fig. 7b.

El sistema de detección se puede dividir en dos partes:la guía de ondas óptica flexible y estirable y el detector de luz (que es el medidor de potencia digital PM100D). Dado que el retraso de la luz transmitida en el sensor óptico basado en PDMS es realmente bajo y puede ignorarse, la respuesta y la velocidad de recuperación dependen principalmente del detector de luz. Y la tasa de respuesta del medidor de potencia en nuestro sistema de detección es de 25 Hz. Por lo tanto, el tiempo de respuesta del sensor de guía de ondas óptico flexible y extensible es de 40 ms. La estabilidad del ciclo del sensor óptico flexible y estirable se investiga cargando y descargando la tensión y la presión aplicadas. En el caso de una determinada carga aplicada, contamos el número de estiramientos mediante experimentos repetidos. Y, el resultado muestra que se puede estirar más de 3000 veces con estabilidad. Además, si el material PDMS se mezcla con PAAm (poliacrilamida), el material sobrevive a más de 30.000 ciclos de carga [26].

Hoy en día, existen algunos desafíos para la fabricación de dispositivos ópticos flexibles y estirables. La razón principal es que los materiales ópticos transparentes y flexibles que se pueden utilizar para estirar son realmente limitados. Otra razón es que es necesario desarrollar nuevas tecnologías de fabricación, que se pueden utilizar para realizar prototipos y fabricación rápidos de micro y nanoestructuras basadas en materiales ópticos flexibles. La guía de ondas óptica flexible y estirable es un diseño original, la pérdida de la guía de ondas aumentará con PDMS como capa central de la guía de ondas. Recientemente, se han propuesto algunos materiales ópticos flexibles [21, 27,28,29,30]. Wan y col. fabricó un papel fotónico flexible con nanocristales de celulosa y látex de poliuretano a base de agua [31]. La estructura de la guía de ondas óptica se puede mejorar con estos materiales ópticos flexibles relacionados en el futuro.

Conclusión

En resumen, las guías de ondas flexibles y extensibles son adecuadas para aplicaciones en el campo de la detección táctil, la atención médica y la electrónica flexible. La guía de ondas óptica flexible y estirable se fabrica sobre los materiales ópticos flexibles con una plantilla de rejilla de silicio, y la estructura de nano-rejilla se puede transferir al material óptico flexible mediante moldeo de nano-réplica. La guía de ondas óptica flexible y estirable fabricada tiene las ventajas de la creación rápida de prototipos, de bajo costo y fácil de fabricar. Se estudió la tecnología de fabricación de guías de ondas ópticas flexibles y estirables, y la tecnología de fabricación óptima se desarrolló mediante la combinación del proceso de preparación de la capa de sacrificio, la preparación de la plantilla de rejilla de silicio, el tratamiento hidrófobo y la tecnología de preparación de material flexible. La guía de ondas óptica flexible y extensible tenía un rango de detección de deformación de 0 a 12,5%, y el rango de detección de fuerza externa es de 0 a 23 × 10 ^–3 N. Los dispositivos de detección basados en guías de ondas ópticas flexibles y estirables tienen las características de flexibilidad, capacidad de estiramiento y facilidad para adaptarse a la superficie curva, en comparación con las guías de ondas ópticas rígidas convencionales. El material óptico flexible utilizado en este dispositivo es PDMS, que se puede utilizar para mejorar las propiedades de tracción de la guía de ondas óptica flexible y estirable hasta más del 50%. El dispositivo puede aprovechar al máximo la capacidad de estiramiento y la flexibilidad de la guía de ondas óptica extensible flexible y medir con precisión el cambio en la intensidad de potencia óptica de salida de la guía de ondas óptica causado por cambios en las cantidades físicas externas (presión, tensión, etc.).

Disponibilidad de datos y materiales

Todos los datos están completamente disponibles sin restricciones.

Abreviaturas

IPA:: Alcohol isopropílico
Agua desionizada:: Agua desionizada
FDTD:: Dominio del tiempo de diferencia finita
PDMS:: Polidimetilsiloxano

Investigaciones Estructurales de Islas con Bicapas de Boro-Carbono a Escala Atómica en Monocristal de Diamante muy dopado con Boro:Origen de la tensión de tracción escalonada Estudio de termometría en Sb2Te3 bidimensional a partir de espectroscopia Raman dependiente de la temperatura

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