Un nouveau polymère miracle débloque des optiques d'imagerie thermique abordables

Oct 28, 2023

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Le polymère nouvellement découvert peut être moulé dans une variété de lentilles avec une transparence infrarouge exceptionnelle (Image : Tonkin et al.)

Des chercheurs australiens ont découvert un polymère à faible coût avec "la transparence infrarouge à ondes longues la plus élevée jamais signalée pour un plastique" qui pourrait débloquer des objectifs abordables pour les caméras thermiques.

Rapporté dans Advanced Optical Materials, le polymère pourrait servir d'alternative rentable aux verres actuellement utilisés pour produire des optiques infrarouges.

L'imagerie thermique et infrarouge est utilisée dans de nombreux secteurs, notamment l'aérospatiale, la défense, la sécurité et la surveillance, la médecine, l'électrotechnique, l'exploration spatiale et l'exploitation de véhicules autonomes.

Cependant, les matériaux optiques actuellement utilisés pour réaliser les lentilles infrarouges, à savoir les verres au germanium ou au chalcogénure, peuvent être coûteux et deviennent de plus en plus difficiles à trouver. Le germanium est un élément rare et dont le prix est élevé - les verres fabriqués avec lui peuvent coûter des milliers de dollars - tandis que les verres en chalcogénure sont souvent fabriqués à partir d'éléments toxiques tels que l'arsenic ou le sélénium.

À la recherche d'une alternative indispensable, une équipe multidisciplinaire de l'Université Flinders d'Adélaïde, en Australie, a développé une solution utilisant un polymère entièrement nouveau à base de soufre et de cyclopentadiène - deux matériaux largement disponibles et donc très abordables. Le soufre est produit en plusieurs millions de tonnes dans le raffinage du pétrole, avec des milliards de tonnes également disponibles dans les gisements géologiques, tandis que le cyclopentadiène est également dérivé de matériaux à faible coût produits dans le raffinage du pétrole.

Les chercheurs ont combiné les deux matériaux ensemble dans un réacteur nouvellement conçu pour produire un polymère noir avec "la transparence de la lumière infrarouge à ondes longues la plus élevée jamais signalée pour un plastique". Le réacteur permet aux blocs de construction monomères abordables d'être combinés sous forme gazeuse, un exploit auparavant considéré comme impossible par d'autres chercheurs dans la région, selon l'équipe Flinders.

Le polymère résultant peut ensuite être moulé dans une variété de lentilles, ces méthodes étant considérablement plus rapides que la production de lentilles impliquant des processus mécaniques tels que le fraisage, par exemple. De plus, le nouveau polymère est si abordable que la quantité nécessaire pour produire une lentille de 1 g coûte moins de 1 centime.

"Le matériau combine des performances élevées, un faible coût et une fabrication efficace", déclare le candidat au doctorat Sam Tonkin, premier auteur du nouvel article. « Il a le potentiel d'étendre l'utilisation de l'imagerie thermique à de nouvelles industries qui étaient auparavant limitées par le coût élevé des lentilles en germanium ou en chalcogénure. Il s'agit d'un domaine en développement rapide qui connaîtra des avancées passionnantes au cours des prochaines années.

Le fait que le polymère soit noir se prêtera également à la dissimulation d'équipements d'imagerie thermique, par exemple dans des applications de surveillance, ajoutent les chercheurs.