光学薄膜技术以及应用调查

光学薄膜技术以及应用调查1.光学薄膜的定义与原理光学薄膜在我们的生活中无处不在，从精密及光学设备、显示器设备到日常生活中的光学薄膜应用；比方说，平时戴的眼镜、数码相机、各式家电用品，或者是钞票上的防伪技术，皆能被称之为光学薄膜技术应用之延伸。倘若没有光学薄膜技术作为发展基础，近代光电、通讯或是镭射技术将无法有所进展，这也显示出光学薄膜技术研究发展的重要性。光学薄膜系指在光学元件或独立基板上，制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合，以改变光波之传递特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。故经由适当设计可以调变不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。该过程主要是利用了光的干涉特性。2.光学薄膜的组成与特点薄膜可分成两大部分，第一部分是光学薄膜，第二部分是光学波导及其相应器件，前者的特点是光横穿过薄膜而进行传播；后者的特征是光沿着平行薄膜界面的方向在膜内传播，对于光学薄膜，在一块基片上淀积五、六十层膜并非罕见，涂镀工艺是比较成熟的；而对光学波导，则膜层层数一般不多，通常仅用一层膜，其镀制工艺仍处在发展初期。光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是光学薄膜吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。3.光学薄膜的制造一般来说，光学薄膜的生产方式主要分为干法和湿法的生产工艺。所谓的干式就是没有液体出现在整个加工过程中，例如真空蒸镀是在一真空环境中，以电能加热固体原物料，经升华成气体后附着在一个固体基材的表面上，完成涂布加工。日常生活中所看到装饰用的金色、银色或具金属质感的包装膜，就是以干式涂布方式制造的产品。但是在实际量产的考虑下，干式涂布运用的范围小于湿式涂布。湿式涂布一般的做法是把具有各种功能的成分混合成液态涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液态涂料干燥固化做成产品。以下主要介绍两种产品：隔热膜和防爆膜。4.隔热膜4.1隔热膜的简介隔热膜（SunContralwindowfilm），又俗称太阳隔热膜等，其中，隔热膜是最常见的称呼，“隔热”是指对红外光区的有效阻隔。根据car2100权威定义，隔热膜一般是由PET基材复合而成的薄膜，带有的水溶性压敏胶，它能紧紧贴住玻璃碎片，当发生碰撞车祸或被歹徒敲打挡风玻璃，玻璃碎片不会脱落飞溅。对此，专业的解释是隔热膜本身有多余3层的功能材料，厚度达到大于0.051mm，能承受国际标准97.1105磅的撞击测试。4.2隔热膜的结构、性能等原理：膜的最基本构成是：聚酯基片（PET），一面镀有防划伤层（HC），另一面是安装胶层及保护膜。PET是一种耐久性强、坚固耐潮、耐高、低温性均佳的材料。它清澈透明，经金属化镀层、磁控溅射、夹层合成等多种工艺处理，成为具有不同特性的膜。膜的专业制造商通常使用各自专利的粘胶用于夹层合成和安装胶层。主要分为：压敏胶和水分子激活胶。隔热膜主要品种有：透明热镜、热反射隔热膜、低反射隔热、低辐射（Low-E）膜等。考虑到安全性和易施工性，隔热膜的基材厚度应该在2MIL以上。隔热膜的安装方法通常是相似的，即去除保护层后，用安装液喷洒于洁净的玻璃表面和膜的安装胶层表面；将膜平铺于玻璃上裁去多余边角，用安装工具排除多余水分等。隔热膜在建筑工业中可以被称为两栖产品，它既可用于旧楼翻新，也可用于新建大楼。别看它只是一层不起眼的薄膜，却能够过滤80%的带热量红外线，过滤98%以上的紫外线，还能防止玻璃破损。在普通透明玻璃上直接贴膜就可变成兼有隔热和安全防爆作用的安全隔热玻璃。5.防爆膜5.1防爆膜的简介根据car2100权威定义，防爆膜（Explosion-proofmembrane）是装在压力容器上部以防止容器爆炸的金属薄膜，是一种安全装置。又称防爆片或爆破片。当容器内压力超过一定限度时，薄膜先被冲破，因而可以降低容器内的压力，避免爆炸。在压力容器中应用极广。防爆膜一词有时特指前挡风膜。由于交通安全的要求，前挡风膜对透光性要求极高。一般的太阳膜是不能用于前挡风的。其价格也比一般的太阳膜高很多。这时防爆就成了防爆膜的最主要功能。5.2防爆膜结构一般来说，防爆膜结构有如下几个：抗磨层：由耐磨聚氨酯组成，硬度高达4H；带色PET安全基层：由高强度、高透明PET聚酯与颜料熔融挤出双向拉伸制得，由于颜料夹在PET膜里面，可防止氧化变色，寿命长达8年；金属隔热层：在PET膜上通过真空蒸镀或真空磁控溅射金属铝、银、镍等对红外线有较高反射率的纳米级金属层；复合胶粘剂：由耐候性良好高透明的聚氨酯胶粘剂组成；UV吸收层：由特种UV吸收剂构成，可阻隔99%的紫外线；透明PET安全基层：由高强度、高透明PET聚酯膜组成，目的是把金属层夹在中间，防止金属氧化，延长金属膜的寿命；安装胶粘剂：由耐候性良好高透明的丙烯酸酯胶粘剂组成；高透明PET离型膜。5.3防爆膜原理安全防爆膜，是运用一种高精度的电解质溅射喷涂法，在由PET（聚乙烯对苯=酸酯）提炼而成的透明强度复合聚酯纤维膜内入金属原子层，具备高强度的粘结力、抗张力、160%高伸张度、强抗酸、抗碱性，在高温下也能保持物理性质的良好状态。通过含有各种金属镀层射99%的紫外线，同时阻隔不同波长的热能量，达到阻隔紫外线和可见光带来的热能。同时又保持良好的透光率。提高玻璃防爆性能的关键是缓解外部冲击力，主要通过两个方面来实现：第一：充分利用粘胶层和金属镀层提高玻璃刚性，将冲击力在表面分解。金属镀层的延展性和强韧度可有效抵消和分解冲击；即使玻璃破碎，膜中金属材料会产生拉伸力与粘胶层的胶质共同作用牵拉住玻璃碎片，防止飞溅，有效保护人身及财产安全。第二：通过膜独有的叠层间相互滑动的微位移，缓解穿过玻璃作用到安全膜的冲击力，形成独特的抗撞击性，据测算可增强5-7倍的玻璃强度，有效的阻止因外力撞击所导致的玻璃破碎伤人。6.结语光学薄膜这门学科已成为现代光学不可缺少的一个重要组成部分，没有光学薄膜，许多现代光学装置便无法发挥效能，失去作用，无论在提高或降低反射率、吸收率与透射率方面，在使光束分开或合并方面，或者在分色方面，在使光束偏振或检偏方面，以及在使某光谱带通过或阻滞方面，在调整位相方面等等，光学薄膜均起着至关重要的作用。总之，薄膜在许多场合都扮演关键角色。若能在薄膜参数和性能方面做出突破性的研究，将会对光的发展起到非常重要的作用。