薄膜用光固化AR减反射涂料，高效耐磨，可用于各种光学膜组

发布时间:

2024-09-30

光固化减反射涂料

在现代生活中，无论是在办公室长时间面对电脑，还是在户外活动时佩戴太阳镜，视觉清晰度对我们来说都至关重要。然而，镜片上的反光和雾气常常影响我们的视野(如图1)。光固化抗反射(AR)涂料因其卓越的光学性能和快速固化特性，为解决这些问题提供了有效的解决方案。

图1 生活中遇到的镜面反光情况

一、光固化AR涂料简介

光固化AR涂料是一种利用紫外光或可见光引发固化反应的高科技涂料，通过在镜片或其他透明物体表面形成一层薄膜，显著提高透光率并减少反射光，从而增强视觉清晰度。

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见光照射下能迅速固化，固化过程通常只需几秒到几分钟。

2.优异的涂膜性能：固化后的涂层具有良好的硬度、光泽、耐化学性和耐磨性，提供良好的保护和装饰效果。

3.广泛的应用范围：可以应用于多种材料，如塑料、金属、玻璃、木材等。

4.可涂装对热敏感的基材：由于固化温度低，不会对易燃底材造成损害

三、应用领域

1.眼镜行业：提高镜片的透光率，减少眼睛疲劳，提升视觉舒适度。

2.触摸屏和显示器：减少屏幕反光，提高显示清晰度和用户体验。

3.太阳能电池板：通过减少反射损失，提高太阳能电池板的光电转换效率。

4.其他：如汽车玻璃、飞机玻璃等。

四、增透原理

AR减反射涂层又被称为增透涂层，主要被镀在光学器件表面上，减少表面的反射光，增加透过光，提高工作效率。十七世纪初，减反增透涂层就已经引起了科学家们的兴趣。1832年，菲涅尔提出了著名的“菲涅尔定律"，它是研究减反增透涂层干涉现象的基础。1817年，约瑟夫·夫琅禾费利用酸刻蚀法第一次制备得到了减反射涂层。1891年，泰勒发现低折射率的玻璃具有更高的透光率，并发现反射光的颜色随着厚度的不同而变化，当反射光呈现为紫光时，可以获得最大减反射效果。1935年、1939年及1942年，人们分别成功地制备得到了单层、双层和三层减反射涂层。随着减反射涂层实验研究的不断进步，其理论研究也在逐步的深化。

图2 透射光干涉原理图

根据涂层干涉理论的指导，可以在光学器件表面涂上一层或多层减反射涂层，使得其折射率大于空气但是小于光学基底。一光源的两条入射光线，它们以i为入射角照到涂层的表面。光线a从A点发生折射进入涂层内部，在C点经过涂层内部的反射，又从B点经过折射回到空气中，记为光线a₁；光线b在B点发生涂层表面反射直接折回空气，记为光线b_l， a_l和b_l此时会发生干涉现象。如果它们的光程差为：f_i=(2k+1)k／2，k=0，1，2，3，则两束光线会在B点发生干涉，相位相消（原理如图2）。

单层减反射涂层，在制备过程中往往遭遇低折射率涂层材料稀有且昂贵的尴尬局面。因此多层减反射涂层正在成为市场主流，可以先在基底上制备折射率更高的H层，与基底组成一个新的折射率更高的基底，然后在其上制备折射率合适的涂层L层，从而增强L层的增透效果，再通过调节涂层厚度，可以构造出宽光谱，多角度减反射增透的涂层。

五、研究进展

近年来，光固化AR涂料的研究取得了显著进展。研究人员通过优化溶胶配方、改进光固化工艺等手段，不断提高涂料的性能。例如，通过添加纳米二氧化硅、纳米二氧化钛等无机材料，制备出具有更高硬度和耐磨性的涂层。此外，通过调整溶胶的配方和固化条件，实现了对涂层厚度和折射率的精确控制，从而制备出具有更优光学性能的AR涂料（如图3）。

总之，溶胶凝胶法制备的光固化AR涂料因其高效、性能优异等特点，在多个领域展现出广阔的应用前景。随着技术的不断进步，未来这种涂料有望在更多领域得到应用，为人们的生活带来更多便利。

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