Gelombang Lentur Fleksibel Ditingkatkan Nanograting untuk Penginderaan Sentuhan Canggih

Abstrak

Berdasarkan karakteristik gelombang lentur optik dan bahan optik fleksibel, struktur gelombang lentur optik fleksibel dan merekah yang difokuskan pada persepsi sentuhan diajukan. Prinsip penginderaan gelombang lentur didasarkan pada kehilangan cahaya keluaran yang disebabkan oleh deformasi mekanis. Struktur ini mengatasi keterbatasan perangkat gelombang lentur optik konvensional yang tidak dapat menyesuaikan bentuk dengan permukaan tidak teratur. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah diproduksi menggunakan metode cetak replika nano, dan telah diterapkan untuk pengukuran tekanan serta regangan dalam bidang penginderaan sentuhan. Gelombang lentur optik ini memiliki rentang deteksi regangan 0 hingga 12,5%, serta rentang deteksi gaya eksternal dari 0 hingga 23 × 10^–3 N.

Pendahuluan

Gelombang lentur optik adalah struktur yang memandu transmisi gelombang cahaya [1,2,3,4]. Gelombang lentur optik konvensional yang kaku tidak dapat memenuhi persyaratan elektronika fleksibel dan robotika lunak [5,6,7]. Perangkat fleksibel dan merekah akan menjadi bagian penting dari sistem penginderaan sentuhan robotik, yang dapat mewujudkan persepsi interaksi manusia-mesin, dan memiliki tingkat fleksibilitas, merekah, adaptabilitas, sensitivitas, kompatibilitas biologis, serta kekebalan terhadap interferensi elektromagnetik yang tinggi [8,9,10,11,12]. Wang et al. membuat sensor tekanan fleksibel terinspirasi biologis berdasarkan film komposit Ti3C2/MC dengan sensitivitas tekanan 24,63 kPa⁻¹, dan film Fibroin Sutera-MXene juga telah digunakan sebagai sensor tekanan dengan kompatibilitas biologis dan performa tinggi [13, 14]. Ran et al. membuat sistem deteksi penguat Inframerah (IR) fleksibel biomimetik untuk citra kontras tinggi cahaya IR, dan sensitivitas foto puncaknya dapat mencapai 7,6 × 10⁴ pada panjang gelombang 1342 nm [15]. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah berdasarkan struktur nanograting dapat dibuat menjadi perangkat penginderaan sentuhan dengan fleksibilitas dan merekah, dan memiliki aplikasi luas di bidang elektronika dapat dikenai serta robotika. Li et al. membuat perangkat gelombang lentur fleksibel berdasarkan kaca kalcogenida dapat lengket, dan teori multi-sumbu saraf digunakan untuk mengoptimalkan distribusi regangan [16]. Selain itu, gelombang lentur kaca telah dirancang dalam bentuk ular, dengan merekah 42% regangan regangan. Selain bahan optik fleksibel baru, banyak teknologi pembuatan terbaru telah digunakan dalam pembuatan gelombang lentur fleksibel dan merekah [17, 18]. Samusjew et al. membuat gelombang lentur optik fleksibel dan merekah fotopolimerisasi dengan cetak injek, dan gelombang lentur memiliki merekah 120% [19]. Untuk mencapai fleksibilitas dan merekah perangkat gelombang lentur optik berdasarkan struktur nanograting, bahan lunak baru dengan transparansi optik diperlukan sebagai sumbu sudut. Hingga kini, bahan baru yang digunakan untuk membuat perangkat pengindera foton fleksibel dan merekah terus dikembangkan [11, 20]. Bahan-bahan ini memiliki beberapa karakteristik umum, termasuk transparansi, fleksibilitas, dan merekah. Bahan optik lunak baru ini dapat dibagi menjadi kategori berikut: elastomer, kristal koloidal, hidrogel, dan opal sintetik [21,22,23]. Seiring perkembangan perangkat gelombang lentur optik fleksibel dan merekah berdasarkan bahan optik fleksibel dan teknologi manufaktur mikro/nano, aplikasi gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dalam persepsi sentuhan, elektronika dapat dikenai, dan diagnosa kesehatan pribadi telah berkembang secara bertahap. Andreas et al. menggunakan polimer polistirena sebagai lapisan penutup dan polimer fluorinasi sebagai lapisan transmisi untuk menyiapkan perangkat pengindera gelombang lentur optik elastoplastik dengan merekah ultra-tinggi, di mana kekuatan tariknya dapat melebihi 300% [24]. Alexander et al. menggunakan teknologi holografi dan metode pengujian cetakan UV untuk menyiapkan gelombang difraksi fleksibel pada bahan PDMS dicampur molekula fotosensitif benzophenone [25]. Meskipun banyak peneliti telah menerapkan gelombang lentur optik fleksibel atau merekah, masih sedikit kemajuan penelitian mengenai gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, terutama di bidang penginderaan sentuhan robotik.

Dalam tulisan ini, gelombang lentur optik fleksibel dan merekah baru telah dirancang dan diproduksi dengan proses cetak replika nano. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah perangkat penginderaan sentuhan penting dan dapat digunakan untuk mewujudkan penginderaan tekanan dan regangan untuk aplikasi dapat dikenai serta perawatan kesehatan. Gelombang lentur fleksibel dan merekah diproduksi pada wafer master silikon, dengan PDMS sebagai substratnya. Wafer master nanograting digunakan untuk membuat struktur grating pada gelombang lentur optik sebagai pengait masuk/keluar. Semua parameter terkait telah dianalisis dan dihitung selama proses produksi. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah yang diproduksi telah diterapkan untuk pengukuran tekanan dan regangan di bidang penginderaan sentuhan.

Metode

Prinsip Gelombang Lentur Fleksibel dan Merekah

Untuk sensor gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, indeks biasir lapisan yang dipandu adalah n_waveguide dan koefisien indeks biasir lingkungan sekitar gelombang lentur adalah n_external, yang memenuhi hubungan berikut:

$$n_{waveguide} > n_{external}$$ (1)

Dalam tulisan ini, PDMS dipilih sebagai lapisan gelombang lentur optik, dan koefisien indeks biasirnya adalah 1,41, yang lebih tinggi dari koefisien indeks biasir udara 1,0, sehingga dapat digunakan sebagai gelombang lentur optik sederhana. Realisasi penginderaan sentuhan memerlukan agar gelombang lentur optik fleksibel dan merekah berdasarkan penginderaan sentuhan dapat mendeteksi parameter fisik berbeda (tekanan, regangan, dll.) dari lingkungan sekitar. Ketika perangkat pengindera gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dipengaruhi oleh lingkungan eksternal, intensitas daya cahaya keluaran secara intrinsik terkait dengan gangguan mekanis yang disebabkan oleh stres atau regangan. Berdasarkan variasi intensitas cahaya keluaran, deformasi gelombang lentur optik fleksibel dan merekah yang disebabkan oleh gaya lingkungan eksternal dapat ditetapkan. Dengan menghitung perubahan intensitas cahaya keluaran, variasi fisik eksternal dapat diukur secara kuantitatif.

Diagram skematis perangkat pengindera gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a. Bagian gelombang lentur optik fleksibel dan merekah mencakup: 1, Film gelombang lentur optik fleksibel dan merekah; 2, Kedalaman nanograting periodik; 3, Panjang gelombang lentur optik; 4, Periode nanograting; 5, Lebar nanograting; 6, Pengait grating masuk, 7, Pengait grating keluar. Pengait grating gelombang lentur optik fleksibel dan merekah terdiri dari bagian 6-area pengait grating dan bagian 7-area pengait grating untuk memasukkan dan mengeluarkan intensitas cahaya. Penginderaan gelombang lentur dilakukan oleh gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dengan kuantitas fisik eksternal (tekanan, regangan, dll.) untuk mendapatkan hubungan yang sesuai antara intensitas cahaya keluaran dan perubahan kuantitas fisik eksternal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1b.

Gelombang Lentur Fleksibel Ditingkatkan Nanograting untuk Penginderaan Sentuhan Canggih

Ketika seberkas gelombang cahaya dikaitkan ke dalam gelombang lentur optik dari pengait grating pada sudut tertentu, ia transmisi sejauh L dalam gelombang lentur optik, dan kemudian dikeluarkan melalui pengait grating keluaran. Diasumsikan intensitas cahaya keluaran adalah I₀. Ketika struktur gelombang lentur optik fleksibel dan merekah berubah bentuk karena tekanan eksternal F atau regangan S yang diterapkan, variasi intensitas cahaya yang sesuai dari keluaran gelombang lentur optik adalah ΔI₀, sehingga hubungan antara intensitas cahaya keluaran dan tekanan adalah:

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

Hubungan antara variasi intensitas cahaya dan regangan yang diterapkan adalah:

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

Hasil Simulasi dan Analisis

Struktur bahan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah bahan lunak dengan fleksibilitas dan merekah. Ketika gelombang lentur optik fleksibel dan merekah melakukan penginderaan sentuhan, perangkat mungkin rusak atau tidak bekerja dengan baik karena stres yang ditetapkan selama proses perubahan bentuk. Oleh karena itu, saat memproduksi perangkat gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, diperlukan simulasi statis pada struktur kristal fotonik yang disiapkan dengan bahan yang berbeda, dan menganalisis distribusi stres internal dan regangan dalam struktur ketika dikesakan oleh gaya eksternal untuk menghasilkan deformasi regangan. Perangkat lunak ABAQUS digunakan untuk simulasi elemen hingga. Parameter model ditetapkan sebagai berikut: periode grating 850 nm, siklus kerja 0,5, ketebalan bahan 2 mm, tinggi grating 200 mikron, modulus Young 1 MPa, rasio Poisson 0,48, dan densitas PDMS ditetapkan ke 0,98 g/ cm³. Beban didefinisikan sebagai perpindahan regangan yang diterapkan pada kedua sisi gelombang lentur optik, dan arah lainnya tetap, yang berarti perangkat diregangkan sebesar 10% dalam arah horizontal. Diagram distribusi modal stres-regangan gelombang lentur optik PDMS ditunjukkan pada Gambar 2. Dari Gambar 2a terlihat bahwa perubahan morfologi regangan terutama didistribusikan di bagian bawah struktur lapisan grating, dan regangan didistribusikan secara simetris dan lebih merata di kedua sisi. Konsentrasi stres terutama pada bagian di mana grating dan struktur blok terhubung, dan stres maksimum kurang dari 0,13 MPa, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2b. Analisis simulasi mekanis menunjukkan bahwa gelombang lentur struktur grating berdasarkan PDMS memiliki sifat regangan yang sangat baik dan eksperimen simulasi mendukung stabilitas fungsi penginderaan regangan struktur gelombang lentur optik fleksibel dan merekah.

Prinsip penginderaan sensor sentuhan gelombang lentur optik fleksibel adalah bahwa ketika cahaya dikaitkan ke dalam gelombang lentur optik dan ditransmisikan, kehilangan transmisi cahaya terjadi karena stres dan regangan eksternal, dan tujuan penginderaan stres dan regangan dicapai dengan menghitung kehilangan. Oleh karena itu, untuk perangkat gelombang lentur optik yang dirancang berdasarkan struktur nanograting, diperlukan simulasi medan listrik untuk memverifikasi status transmisi cahaya dalam gelombang lentur optik. Dalam eksperimen simulasi elektromagnetik, perangkat lunak simulasi elektromagnetik FDTD digunakan untuk analisis dan desain. Karena gelombang lentur optik yang dirancang adalah struktur simetris, pengait grating pada salah satu ujung dipilih sebagai objek penelitian. Siklus kerja grating adalah 0,5, periode grating adalah, dan tinggi grating adalah. Struktur dasarnya ditunjukkan pada Gambar 3a. Ketika seberkas cahaya merah Gaussian dikaitkan ke dalam gelombang lentur optik pada sudut insiden 13,54 derajat, sebagian besar berkas cahaya putih dapat dikaitkan ke dalam gelombang lentur optik dan merambat sepanjang arah horizontal gelombang lentur optik. Eksperimen memverifikasi bahwa ketika berkas memasuki gelombang lentur optik pada sudut insiden tertentu, berkas dapat sebagian merambat dalam gelombang lentur optik dan dikeluarkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3b.

Pembuatan

Mode masuk dan keluar gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah pengait grating, yang diproduksi dengan cetak replika nano menggunakan templat grating Si master. Bahan optik fleksibel yang dapat digunakan untuk pembuatan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah mencakup PDMS, SU8, PMMA, dan kaca kalcogenida dapat lengket. Proses pembuatan gelombang lentur fleksibel dan merekah adalah sebagai berikut: (1) Templat wafer master. Templat nanograting memiliki periode grating 850 nm, faktor isian 0,5 (LightSmyth Technologies, Inc.). (2) Modifikasi permukaan. Templat wafer silikon yang disiapkan ditempatkan dalam silana hidrofobik dan direndam selama 15 menit. Kemudian, dibersihkan dengan IPA dan dikeringkan dengan gas nitrogen, sehingga mengubah properti permukaan templat grating Si (dari hidrofilik menjadi hidrofobik). (3) Lapisan pengorbanan. Larutan Alkohol Polivinil (PVA) (konsentrasi 10%) di spin coating pada wafer Si 4 inci, dan kemudian dikeringkan pada 75 ⁰C selama 30 menit. (4) Templat gelombang lentur grating. Dua grating Si 855 nm ditempatkan di atas lapisan pengorbanan PVA. Pastikan orientasi kedua templat grating sama dan grating menghadap ke atas, dan jarak relatif antara templat. (5) Pengisotan PDMS yang belum dikuring. Campur PDMS yang belum dikuring dan agen kuring dengan rasio 10:1. Kemudian, PDMS yang belum dikuring diaduk untuk mencampur merata. Setelah itu, campuran ditempatkan dalam kotak vakum dan di-degas selama 10 menit. Terakhir, PDMS yang belum dikuring di spin coating pada templat gelombang lentur grating. (6) Pelupukan gelombang lentur berbasis PDMS. Tempatkan gelombang lentur optik yang membeku pada PVA dalam air dan rendam selama 10 jam untuk melarutkan PVA. Ambil gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dan lepaskan gelombang lentur dari templat grating silikon, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Ukuran struktur gelombang lentur optik fleksibel dan merekah yang dirancang dalam tulisan ini dapat disesuaikan. Dalam aplikasi selanjutnya, peneliti dapat menyesuaikan ukuran struktur gelombang lentur optik berdasarkan kebutuhan mereka. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dapat disesuaikan terutama dari dua aspek berikut: (1) kurangi ukuran templat Si; (2) kurangi jarak lapisan transmisi grating. Dengan dua metode di atas, ukuran gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dapat dirancang dan diproduksi secara adaptif sesuai dengan kebutuhan kemasan.

Struktur nanograting dibuat dengan pencitraan dan cetak replika skala besar. Templat grating silikon yang dipilih memiliki periode 850 nm, siklus kerja 0,5, dan tinggi grating 200 nm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5a. Kualitas morfologi nanograting menentukan efisiensi pengaitan cahaya masuk dan keluar. Citra AFM nanograting berdasarkan cetak replika seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5b. Dari gambar terlihat bahwa struktur nanograting dapat ditransfer dari templat grating silikon ke substrat PDMS dengan konsistensi yang baik. Dapat disimpulkan bahwa metode cetak replika nano yang dipilih dapat memenuhi persyaratan pembuatan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah.

Hasil dan Pembahasan

Platform Penginderaan

Untuk mengukur stres dan regangan untuk penginderaan sentuhan dengan gelombang lentur fleksibel dan merekah, platform penginderaan sentuhan fleksibel dibangun. Seluruh platform eksperimental gelombang lentur optik fleksibel dan merekah ditunjukkan pada Gambar 6a, terutama mencakup proses berikut: (1) Sumber cahaya insiden. Titik laser dengan panjang gelombang yang terletak pada 632,8 nm dipilih sebagai cahaya insiden. (2) Alat penyesuaian posisi dan postur sumber cahaya. Ini adalah perangkat mekanis yang digunakan untuk mengakali posisi sumber cahaya insiden dan menyesuaikan sudut insidennya secara real-time. (3) Alat pengukuran regangan. Alat pengukuran regangan yang terdiri dari Jangka Sorong dan bagian tetap non-standar, yang dapat digunakan untuk mengukur dengan akurat panjang awal gelombang lentur optik fleksibel dan merekah serta perubahan panjang regangan yang sesuai dalam eksperimen. (4) Detektor foto. Detektor foto PM100D (Thorlabs, Inc.) memiliki rentang deteksi intensitas cahaya 500nW hingga 500mW. Dalam platform eksperimental ini, detektor foto digunakan untuk mendeteksi variasi intensitas cahaya keluaran pada gelombang lentur optik berbasis PDMS fleksibel dan merekah, dan tekanan serta regangan terkait dapat dihitung berdasarkan jumlah perubahan intensitas cahaya keluaran. Platform eksperimental penginderaan sentuhan ini berbiaya rendah, kompatibel, dan dapat digunakan untuk mendeteksi tekanan dan regangan untuk penginderaan sentuhan. Keakuratan regangan dapat mencapai 0,1%, dengan keakuratan Jangka Sorong sebesar 0,02 mm. Pada saat yang sama, detektor foto digunakan untuk mendeteksi variasi intensitas cahaya keluaran, dan resolusi sond fotodioda adalah 10 PW. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah yang diproduksi dengan cetak replika nano ditunjukkan pada Gambar 6. Daerah persegi berwarna adalah bagian masuk dan keluar gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, dan daerah transparan di area tengah adalah area transmisi cahaya. Efek berwarna dihasilkan oleh difraksi cahaya pada permukaan grating. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah ditunjukkan pada Gambar 6b, daerah berwarna adalah port masuk dan keluar gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, dan area transparan tengah adalah area transmisi gelombang lentur optik. Citra berwarna port pengaitan grating masuk dan keluar disebabkan oleh difraksi cahaya pada permukaan grating.

Eksperimen Penginderaan Sentuhan

Dalam penginderaan sentuhan, tekanan dan regangan adalah dua kuantitas fisik yang sering terlibat dalam sensor sentuhan robotika saat berinteraksi dengan lingkungan eksternal. Persepsi waktu nyata dan akurat tekanan dan regangan dapat memungkinkan robot untuk secara akurat menangkap tingkat deformasi mekanis dalam interaksi dengan objek eksternal, sehingga memfasilitasi operasi umpan balik optimal selanjutnya.

Metode pengujian gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah sebagai berikut: (1) Berkas cahaya stabil digunakan untuk insiden ke lapisan transmisi gelombang lentur optik fleksibel dan merekah melalui pengait grating pada sudut tetap. Di ujung lain perangkat gelombang lentur optik, detektor foto digunakan untuk mengumpulkan cahaya keluaran dari pengait grating keluaran. (2) Ketika gaya eksternal diterapkan pada gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, struktur gelombang lentur optik akan berubah, yang mengakibatkan penurunan intensitas cahaya keluaran. Dengan menganalisis penurunan intensitas cahaya, gaya eksternal dapat diukur dengan akurat. (3) Ketika regangan eksternal diterapkan pada gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, regangan juga dapat diukur dengan akurat berdasarkan variasi intensitas cahaya keluaran. Pengujian tekanan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dilakukan. Dalam eksperimen ini, gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dikaitkan oleh dua kepala geser Jangka Sorong, dan sumber laser 632,8 nm disesuaikan untuk dikaitkan ke port grating masuk pada sudut optimal. Posisi sudut optimal terkait dengan daya maksimum yang diterima oleh meter daya di ujung keluar grating. Di daerah tengah gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, meter tekanan digunakan untuk secara bertahap memberikan tekanan padanya, dan data terkait nilai tekanan dan intensitas cahaya dicatat.

Hasil eksperimen ditunjukkan pada Gambar 7a. Menurut gambar, intensitas cahaya keluaran gelombang lentur optik menurun seiring dengan peningkatan tekanan yang diterapkan, dan ada korelasi linier antara perubahan tekanan dan intensitas cahaya pengait keluar. Rentang penginderaan tekanan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah 0 hingga 25 × 10^–3 N.

Eksperimen penginderaan regangan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dilakukan dengan mekanisme peregangan dengan skala. Pertama, gelombang lentur fleksibel dan merekah diregangkan terlebih dahulu untuk menghindari lenturan karena gravitasi, sehingga berada dalam keadaan horizontal, dan panjang awalnya L₀ dicatat oleh Jangka Sorong. Kemudian, gelombang lentur optik fleksibel dan merekah diregangkan oleh mekanisme klamping di kedua ujung Jangka Sorong, dan panjang setelah peregangan dicatat sebagai L, kemudian regangan yang sesuai S dapat dihitung sebagai:

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

Hasil eksperimen penginderaan regangan berdasarkan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah ditunjukkan pada gambar. Menurut gambar, seiring dengan peningkatan regangan yang diterapkan, intensitas optik keluaran gelombang lentur optik fleksibel dan merekah menurun secara bertahap. Selain itu, daya optik menurun seiring dengan peningkatan regangan yang diterapkan, dan ada korelasi linier di antara keduanya. Pada saat yang sama, rentang penginderaan regangan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah 0 hingga 12,5%, dengan keakuratan regangan 0,1%, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7b.

Sistem penginderaan dapat dibagi menjadi dua bagian: gelombang lentur optik fleksibel dan merekah dan detektor cahaya (yang merupakan meter daya digital PM100D). Karena penundaan cahaya yang ditransmisikan dalam sensor optik berbasis PDMS sangat rendah dan dapat diabaikan, kecepatan respons dan pemulihan terutama bergantung pada detektor cahaya. Dan tingkat respons meter daya dalam sistem deteksi kami adalah 25 Hz. Jadi, waktu respons sensor gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah 40 ms. Stabilitas siklus sensor optik fleksibel dan merekah diteliti dengan memuat dan melepas regangan serta tekanan yang diterapkan. Dalam kasus beban tertentu yang diterapkan, kita menghitung jumlah peregangan melalui eksperimen berulang. Dan, hasilnya menunjukkan bahwa dapat diregangkan lebih dari 3000 kali dengan stabil. Selain itu, jika bahan PDMS dicampur dengan PAAm (Poliakrilamida), bahan bertahan lebih dari 30.000 siklus beban [26].

Hingga kini, ada beberapa tantangan dalam pembuatan perangkat optik fleksibel dan merekah. Alasannya utama adalah bahwa bahan optik transparan dan fleksibel yang dapat digunakan untuk peregangan sangat terbatas. Alasan lain adalah bahwa teknologi pembuatan baru, yang dapat digunakan untuk mewujudkan prototipe cepat dan pembuatan mikro dan struktur nano berdasarkan bahan optik fleksibel, perlu dikembangkan. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah adalah desain asli, dan kerugian gelombang lentur akan meningkat dengan PDMS sebagai lapisan inti gelombang lentur. Akhir-akhir ini, beberapa bahan optik fleksibel telah diusulkan [21, 27,28,29,30]. Wan et al. membuat kertas fotonik fleksibel dengan kristal nano selulosa dan lateks polyuretan berbasis air [31]. Struktur gelombang lentur optik dapat ditingkatkan dengan bahan optik fleksibel terkait ini di masa depan.

Kesimpulan

Ringkasannya, gelombang lentur fleksibel dan merekah cocok untuk aplikasi di bidang penginderaan sentuhan, perawatan kesehatan, dan elektronika fleksibel. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah diproduksi pada bahan optik fleksibel dengan templat grating silikon, dan struktur nanograting dapat ditransfer ke bahan optik fleksibel melalui cetak replika nano. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah yang diproduksi memiliki keuntungan prototipe cepat, biaya rendah, dan mudah diproduksi. Teknologi pembuatan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah telah diteliti, dan teknologi pembuatan optimal telah dikembangkan dengan kombinasi proses persiapan lapisan pengorbanan, persiapan templat grating silikon, perawatan hidrofobik, dan teknologi persiapan bahan fleksibel. Gelombang lentur optik fleksibel dan merekah memiliki rentang deteksi regangan 0 hingga 12,5%, dan rentang deteksi gaya eksternal 0 hingga 23 × 10^–3 N. Perangkat pengindera berbasis gelombang lentur optik fleksibel dan merekah memiliki karakteristik fleksibilitas, merekah, dan mudah menyesuaikan dengan permukaan lengkung, dibandingkan dengan gelombang lentur optik kaku konvensional. Bahan optik fleksibel yang digunakan dalam perangkat ini adalah PDMS, yang dapat digunakan untuk meningkatkan sifat regangan gelombang lentur optik fleksibel dan merekah hingga lebih dari 50%. Perangkat dapat memanfaatkan sepenuhnya merekah dan fleksibilitas gelombang lentur optik fleksibel dan merekah, dan mengukur dengan akurat perubahan intensitas daya optik keluaran gelombang lentur optik yang disebabkan oleh perubahan kuantitas fisik eksternal (tekanan, regangan, dll.).

Pengungkapan Pulau Bilayer Boron–Karbon dalam Berlian Dot Bor: Kunci terhadap Tegangan Tarik Bertahap Termometri Berbasis Raman pada Insulator Topologis 2D Sb₂Te₃ pada Suhu 100–300 K

bahan nano