Fibra Óptica de Safira Promete Energia Mais Limpa e Viagens Aéreas Mais Seguras

Pesquisadores da Universidade de Oxford usaram uma fibra óptica de safira — um fio de safira cultivada industrialmente com menos de meio milímetro de espessura — que pode suportar temperaturas acima de 2000°C. Quando a luz é injetada em uma extremidade da fibra de safira, parte é refletida de volta a partir de um ponto ao longo da fibra que foi modificado para ser sensível à temperatura (conhecido como rede de Bragg). O comprimento de onda (cor) desta luz refletida é uma medida da temperatura naquele ponto.

A pesquisa resolve um problema de 20 anos com sensores existentes que, embora a fibra de safira pareça muito fina, em comparação com o comprimento de onda da luz ela é enorme. Isso significa que a luz pode tomar muitos caminhos diferentes ao longo da fibra de safira, o que resulta em muitos comprimentos de onda diferentes sendo refletidos de uma só vez. Os pesquisadores superaram este problema escrevendo um canal ao longo do comprimento da fibra, de forma que a luz é contida dentro de uma minúscula seção transversal, um centésimo de milímetro de diâmetro. Com esta abordagem, conseguiram fazer um sensor refletindo predominantemente um único comprimento de onda de luz.

A demonstração inicial foi em um curto comprimento de fibra de safira de 1 cm, mas os pesquisadores preveem que comprimentos de até vários metros serão possíveis, com vários sensores separados ao longo deste comprimento. Isso permitiria medições de temperatura em todo um motor a jato, por exemplo. Usar esses dados para adaptar condições do motor em voo tem o potencial de reduzir significativamente emissões de óxido de nitrogênio e melhorar a eficiência geral, reduzindo o impacto ambiental. A resistência da safira à radiação também dá aplicações nas indústrias de energia de fusão e espaço.

O membro da equipe de pesquisa de Ciência da Engenharia, Dr. Mohan Wang, diz: "Os sensores são fabricados usando um laser de alta potência com pulsos extremamente curtos e um obstáculo significativo foi impedir que a safira rachasse durante este processo."

O trabalho faz parte de uma bolsa de £1,2M EPSRC Fellowship Grant mantida pelo EPSRC Research Fellow do Departamento, Dr. Julian Fells, e foi realizado em parceria com Rolls-Royce, UK Atomic Energy Authority (Remote Applications in Challenging Environments – RACE), Universidade de Cranfield, Halliburton e MDA Space and Robotics.

Rob Skilton, Chefe de Pesquisa no RACE, UK Atomic Energy Authority, diz: "Estas fibras ópticas de safira terão muitas aplicações potenciais diferentes dentro dos ambientes extremos de uma usina de energia de fusão. Esta tecnologia tem o potencial de aumentar significativamente as capacidades de futuros sistemas de sensores e manutenção robótica neste setor, ajudando a UKAEA em sua missão de entregar energia de fusão segura, sustentável e de baixo carbono à rede."