薄膜用光固化AR減反射涂料，高效耐磨，可用于各種光學(xué)膜組

發(fā)布時(shí)間:

2024-09-30

光固化減反射涂料

在現(xiàn)代生活中，無論是在辦公室長時(shí)間面對電腦，還是在戶外活動時(shí)佩戴太陽鏡，視覺清晰度對我們來說都至關(guān)重要。然而，鏡片上的反光和霧氣常常影響我們的視野(如圖1)。光固化抗反射(AR)涂料因其卓越的光學(xué)性能和快速固化特性，為解決這些問題提供了有效的解決方案。

圖1 生活中遇到的鏡面反光情況

一、光固化AR涂料簡介

光固化AR涂料是一種利用紫外光或可見光引發(fā)固化反應(yīng)的高科技涂料，通過在鏡片或其他透明物體表面形成一層薄膜，顯著提高透光率并減少反射光，從而增強(qiáng)視覺清晰度。

二、光固化AR涂料的功能

1.快速固化：光固化涂料在紫外光或可見光照射下能迅速固化，固化過程通常只需幾秒到幾分鐘。

2.優(yōu)異的涂膜性能：固化后的涂層具有良好的硬度、光澤、耐化學(xué)性和耐磨性，提供良好的保護(hù)和裝飾效果。

3.廣泛的應(yīng)用范圍：可以應(yīng)用于多種材料，如塑料、金屬、玻璃、木材等。

4.可涂裝對熱敏感的基材：由于固化溫度低，不會對易燃底材造成損害

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1.眼鏡行業(yè)：提高鏡片的透光率，減少眼睛疲勞，提升視覺舒適度。

2.觸摸屏和顯示器：減少屏幕反光，提高顯示清晰度和用戶體驗(yàn)。

3.太陽能電池板：通過減少反射損失，提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。

4.其他：如汽車玻璃、飛機(jī)玻璃等。

四、增透原理

AR減反射涂層又被稱為增透涂層，主要被鍍在光學(xué)器件表面上，減少表面的反射光，增加透過光，提高工作效率。十七世紀(jì)初，減反增透涂層就已經(jīng)引起了科學(xué)家們的興趣。1832年，菲涅爾提出了著名的“菲涅爾定律"，它是研究減反增透涂層干涉現(xiàn)象的基礎(chǔ)。1817年，約瑟夫·夫瑯禾費(fèi)利用酸刻蝕法第一次制備得到了減反射涂層。1891年，泰勒發(fā)現(xiàn)低折射率的玻璃具有更高的透光率，并發(fā)現(xiàn)反射光的顏色隨著厚度的不同而變化，當(dāng)反射光呈現(xiàn)為紫光時(shí)，可以獲得最大減反射效果。1935年、1939年及1942年，人們分別成功地制備得到了單層、雙層和三層減反射涂層。隨著減反射涂層實(shí)驗(yàn)研究的不斷進(jìn)步，其理論研究也在逐步的深化。

圖2 透射光干涉原理圖

根據(jù)涂層干涉理論的指導(dǎo)，可以在光學(xué)器件表面涂上一層或多層減反射涂層，使得其折射率大于空氣但是小于光學(xué)基底。一光源的兩條入射光線，它們以i為入射角照到涂層的表面。光線a從A點(diǎn)發(fā)生折射進(jìn)入涂層內(nèi)部，在C點(diǎn)經(jīng)過涂層內(nèi)部的反射，又從B點(diǎn)經(jīng)過折射回到空氣中，記為光線a₁；光線b在B點(diǎn)發(fā)生涂層表面反射直接折回空氣，記為光線b_l， a_l和b_l此時(shí)會發(fā)生干涉現(xiàn)象。如果它們的光程差為：f_i=(2k+1)k／2，k=0，1，2，3，則兩束光線會在B點(diǎn)發(fā)生干涉，相位相消（原理如圖2）。

單層減反射涂層，在制備過程中往往遭遇低折射率涂層材料稀有且昂貴的尷尬局面。因此多層減反射涂層正在成為市場主流，可以先在基底上制備折射率更高的H層，與基底組成一個(gè)新的折射率更高的基底，然后在其上制備折射率合適的涂層L層，從而增強(qiáng)L層的增透效果，再通過調(diào)節(jié)涂層厚度，可以構(gòu)造出寬光譜，多角度減反射增透的涂層。

五、研究進(jìn)展

近年來，光固化AR涂料的研究取得了顯著進(jìn)展。研究人員通過優(yōu)化溶膠配方、改進(jìn)光固化工藝等手段，不斷提高涂料的性能。例如，通過添加納米二氧化硅、納米二氧化鈦等無機(jī)材料，制備出具有更高硬度和耐磨性的涂層。此外，通過調(diào)整溶膠的配方和固化條件，實(shí)現(xiàn)了對涂層厚度和折射率的精確控制，從而制備出具有更優(yōu)光學(xué)性能的AR涂料（如圖3）。

總之，溶膠凝膠法制備的光固化AR涂料因其高效、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來這種涂料有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，為人們的生活帶來更多便利。

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