Инженеры Лондонского университета королевы Марии разработали компактную мягкую линзу, способную менять фокусное расстояние под действием электрического поля — без моторов и какой-либо механики. По принципу работы такая оптика напоминает живой глаз, что открывает перспективы для носимой электроники.
В основе устройства — диэлектрический эластомерный актуатор: предварительно растянутая тонкая полимерная мембрана, зажатая между электродами. При подаче напряжения электростатические силы деформируют мембрану, меняя её кривизну и, соответственно, фокусировку.
Ключевой элемент конструкции — прозрачные растягивающиеся электроды из графена на эластичной подложке. Электрический привод из восстановленного оксида графена расположен на одной оптической оси с линзой, что делает систему автофокуса встроенной непосредственно в саму линзу.
Современная оптика с автофокусом громоздка и сложна технически. Новое решение позволяет создавать значительно более тонкие, лёгкие и бесшумные системы — для камер, очков, AR/VR-дисплеев, миниатюрных медицинских приборов и научной оптики.
Электроды наносятся распылением на поверхность эластомера, толщина слоя варьируется от 50 до 80 нм. При увеличении количества материала поверхностное сопротивление снижается в десятки раз, но одновременно падает прозрачность линзы на длине волны 550 нм — примерно с 42 до 17%.
Разработчикам пришлось искать баланс между электропроводностью, растяжимостью и прозрачностью линзы. Для прототипа выбрали плотность электрода, пропускающую около 32% света и обеспечивающую изменение площади мембраны примерно на 10% при напряжённости поля 50 В/мкм.
В итоге привод с эластичной линзой смог изменить фокусное расстояние с 30,1 до 36 мм. Пока разработка остаётся лабораторным прототипом — учёным ещё предстоит повысить прозрачность электродов для практического применения.