Fibra óptica de núcleo líquido não quebra e avisa se alguém tentar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/08/2021

O núcleo da fibra óptica é preenchido com glicerina.
[Imagem: Empa]

Fibras ópticas de núcleo líquido

As fibras ópticas não ocuparam seu lugar nas comunicações globais por acaso, mas esses finíssimos fios condutores de luz também não são perfeitos.

Já existem fibras ópticas feitas de plástico, para distâncias curtas, mas o primeiro lugar no pódio das comunicações de longa distância ainda é ocupado pelas fibras feitas de um tipo de vidro muito puro, derivado dos cristais de quartzo (SiO2, ou sílica).

Sendo feitas de vidro, elas têm um limite de curvatura além do qual simplesmente se quebram, o que coloca restrições em sua instalação. Além disso, elas são muito sensíveis ao estresse de tração, com qualquer puxão criando microfissuras em seu interior que deterioram a velocidade de transmissão de dados.

Para superar essas deficiências, engenheiros suíços finalmente conseguiram viabilizar uma ideia antiga: Construir fibras ópticas de núcleo líquido - em vez de um vidro sólido, o meio de transmissão da luz é um líquido cuidadosamente encapsulado.

"As fibras bicomponente com núcleo sólido existem há mais de 50 anos. Mas fabricar um núcleo contínuo de líquido é consideravelmente mais complexo. Tudo tem que ser perfeito," disse Rudolf Hufenus, do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais.

Embora ainda em estágio piloto, a equipe já está fabricando as fibras ópticas de núcleo líquido aos quilômetros.
[Imagem: Empa]

Índice de refração

Para que a luz seja conduzida por um núcleo líquido é crucial ajustar a diferença nos índices de refração entre o líquido e o material de revestimento transparente. O índice de refração do líquido deve ser significativamente maior do que o do material de revestimento - só assim a luz será refletida na interface e permanecerá presa dentro do núcleo líquido.

Ao mesmo tempo, todos os ingredientes devem ser termicamente estáveis. "Os dois componentes da fibra devem passar pela nossa fiandeira juntos, sob alta pressão, e a 200 a 300 ºC," explicou Hufenus. "Portanto, precisamos de um líquido com um índice de refração adequado para a funcionalidade e com a menor pressão de vapor possível para produzir a fibra."

A equipe encontrou a combinação perfeita usando glicerol para preencher o núcleo oco da fibra, previamente construído a partir de um fluoropolímero.

O resultado foi um sucesso: A fibra suportou até 10% de alongamento sem danos, e ainda retorna ao seu comprimento original quando a tensão é retirada - nenhuma fibra óptica de núcleo sólido chega nem próximo disso.

Sensor de esticamento

Na verdade, a fibra de núcleo líquido pode conter uma espécie de "sensor intrínseco", que mostra o quanto ela está sendo esticada. A equipe demonstrou isso adicionando um corante fluorescente ao glicerol.

Quando a fibra é esticada, o caminho da luz é alongado, mas o número de moléculas de corante na fibra permanece constante. Isso leva a uma pequena mudança na cor da luz emitida, que pode ser medida usando componentes eletrônicos adequados. Assim, a fibra preenchida com líquido pode indicar quando ocorreu uma mudança no seu comprimento ou quando uma carga de tração está sendo aplicada.

"Esperamos que nossas fibras de núcleo líquido possam ser usadas não apenas para transmissão de sinais e sensoriamento, mas também para transmissão de força em micromotores e microhidráulica," disse Hufenus.