近年来高分子基材的功能薄膜产品在各领域的应用越来越普及,尤其是具有光学功能的薄膜的应用越来越广泛。高分子薄膜(如PET、PC、PMMA、PVC、 TAC等)具有优秀的光学性能和物理机械性能,通过实施附加的功能涂层如表面硬化涂层或一些特殊的功能涂层,使得这些高分子薄膜材料的功能性得到完善,应用价值上升。

薄膜表面功能化涂层的实施目的有3个:

  • 赋予薄膜新的功能

  • 对薄膜进行保护提升耐用率

  • 对薄膜起到装饰作用


总之,通过在薄膜表面实施功能涂层可以使薄膜的品质得到提升,应用范围得到扩展。

目前制造涂层材料的企业主要集中在日本,进行涂层加工的国家和地区是日本、中国台湾地区、韩国。在我国目前主要是使用完成涂层的功能膜材料,而在中国进行涂层加工的工业体系尚在建设中。

功能薄膜的关键是对薄膜表面使用功能性涂料的处理,采用辐射固化涂料技术在赋予薄膜各种功能的同时提高薄膜的耐擦伤性是功能膜的发展方向。随着科学技术的发展,用于薄膜的功能涂料种类越来越多,不同的功能可以赋予薄膜更完善的使用功能和保护装饰功效,可以极大地丰富这些膜材料的应用范围。

【1】抗静电硬化涂层

由于种种原因而产生的静电,是发生频繁且难消除的危害之一。防静电薄膜除了应用在显示器件方面外,近年来随着IT行业的迅速发展,集成电路、组件及其制品,也大量采用价廉物美的薄膜类包装材料包装,如果采用容易产生静电的薄膜包装,薄膜会因电磁感应和磨擦产生的静电积累,对各种敏感性电子元件、仪器仪表等原因产生的高压放电,使所包装的商品遭到破坏,造成极大的经济损失,因此抗静电薄膜,作为功能性塑料包装薄膜的一个实用品种,倍受人们关注。

采用涂料生产防静电薄膜与采用外部抗静电剂生产抗静电薄膜不同,涂层型防静电技术,不使用表面抗静电剂的溶液对薄膜的表面进行涂布,而是采用导电性涂料涂复在薄膜表面、形成均匀的涂层,从而赋予塑料导电性能,使之成为具有防静电性能的薄膜。

【2】耐指纹及防污染硬化涂料

涂料中添加指纹处理剂是一种为了提高薄膜表面不留有指纹而设计的一种有机涂膜,主要用于电脑,家电,汽车,建筑等的基板板材。优异的耐指纹效果增强了薄膜材料表面保护功能和装饰性。

耐指纹及防污染透明薄膜可以采用氟代烷基硅烷等有机或有机/无机复合材料构成涂层组分。其中氟代烷基硅烷中的氟碳基团起到疏水疏油的作用,从而得到耐指纹的效果。

利用纳米二氧化钛的光催化产生极强的自由基可以制造出持久性的防污涂层,目前已广泛用于内外墙涂料。如将高质量的纳米二氧化钛复合涂料涂布在透明薄膜上可制作防污染薄膜产品。

用于薄膜表面的防污处理,例如建筑及车窗的玻璃贴膜、IMD工艺的塑料产品等薄膜的防污处理。可以研究的薄膜表面不易粘附水和油而提高膜表面疏水性和疏油性的特点,进而达到提高耐污染性的目的。

【3】亲水性硬化涂料

现实生活中我们可以看到许多上雾甚至结霜现象,例如冬天窗户玻璃上、汽车风档玻璃、浴室玻璃、塑料大棚等,其相互隔开的两侧常出现一定的温差,温度低的表面水分的饱和蒸汽压低于周围环境的蒸汽压,从而引起水汽向物体表面聚集,并以微小的水珠形式析出形成雾,而每个小水珠都会使光线发生折射和反射,显著降低透明材料的透光率,影响视线。如一侧温度过低甚至还会结霜,这就给生产和生活带来诸多不便,甚至引起重大的损失。

具有超亲水功能的薄膜,其在具有防静电防灰尘的特点外,还能够抑制薄膜变脏和易清洗的特点以及防雾效果,一旦表面有污物存在只需用水冲洗既可清洁且无需用清洁剂。

【4】自修复涂料

膜材料在应用过程中,受外界因素作用可能会出现表面破损现象,表面的破损会影响到对材料的保护,更会影响到表观的装饰效果。受自然界生命体受损后可自行修复 愈合的启发,产生了自修复涂料。自修复(Self-Healing),也称为自愈合,即源于医学和生物的自愈合能力,将其用于材料科学具有仿生的含义。Self-Reparing,即自修复涂料包含更广义的内涵,即涂层产生裂缝后能自动修复裂缝。

自修复涂料的原理有较多,如在聚合物基体中引入微胶囊形成愈合剂及引发剂,当有裂缝扩展时,嵌在其中的微胶囊被撕裂,愈合剂通过毛细管作用释放到受损区域,遇到催化剂,便会引发聚合反应,将裂缝处粘合修补好。

杂化有机-无机纳米组分可作为细胞壁来组装赋予自愈功能的微型管路,这些纳米组分是通过自组装表面活性胶囊的模板制备而成的,涂层一旦受损,损伤处便自发修复愈合。

自修复薄膜可以应用到手机、笔记本电脑、家电等的IMD薄膜,使得产品具有更好的表面光泽和色彩鲜艳等装饰效果。

薄膜的功能化使其应用克服了只具有单一的使用功能,使得薄膜具有了更好的保护功能、装饰功能以及完善的应用功能,大大地提高了薄膜材料的质量和应用范围。随着科学技术的发展,技术交叉应用越来越广泛,薄膜加工过程辐射固化技术的采用,使其生产质量更高。功能涂层的研究发展将会赋予薄膜更加完善的功能性,功能 薄膜的应用会更加广泛。

光学薄膜是一类重要的光学元件,它广泛地应用于现代光学、光电子学、光学工程以及其他相关的科学技术领域。在光的传输、调制,光谱和能量的分割与合成以及光与其他能态的转换过程中起着不可替代的作用。

光学薄膜的应用前景


由于光学薄膜具有良好的性能,使其不仅可以应用在光学领域中,我们生活中的各个领域都有应用,我们的手机电脑屏幕,眼镜外层的薄膜,光学器件和光通信中的应用更是不胜枚举。现在光学薄膜在国防中的应用范围也在逐渐扩宽,如导 弹卫星中的激光器,滤光片;的传感器,警戒系统,上面都镀有光学薄膜。


【1】光学薄膜应用于光学仪器


很多光学仪器的透镜上都镀有光学薄膜。望远镜的透镜上不镀光学薄膜,则当光线照射到镜片上时,某些波长的光反射时会发生干涉相长,使反射光的强度增强,透射光减弱,而且其他的光会产生互补色,会影响望远镜的成像。


光学薄膜可以改变光线的透光率,使反射过大的光透射增强,提高透光率,这时候用的就是增透膜。可以用控制薄膜的厚度来控制使哪些波长的光透射增强还是反射增强。在镜片上镀膜不仅可以提高望远镜的成像质量,还使望远镜对各种环境的适用性增强,如雪地,反射光太强会使望远镜成像色彩暗淡失真,色差严重,在望远镜上镀上红膜就会很好的解决这些问题。


【2】光学薄膜应用于照明设备


光学薄膜在照明设备中有广泛的应用,如白炽灯,低压钠灯等,可以使照明设备更加的节能。大多都是在灯的表面镀上一层对红外光反射很强的增反膜,当光照射在其上时发生干涉相长,增强了反射光以使透射光减弱,从而使得可见光的透射增强。


这样不仅可以节约能源又可以改变光谱的能量分布,使能量主要分布在可见光上,极少分布在红外光上,甚至可以使红外光上的能量为零,所以镀膜的灯要比不镀膜的亮。其中白炽灯大多用的二氧化锡薄膜或银膜,钠灯用的是二氧化硅膜。


【3】光学薄膜应用于农业生产设施


光学薄膜不仅可以应用在光学系统中,在其他领域也有诸多应用,如农业领域。我们都知道光照对于农业生产的重要作用,随着科学技术的发展,很多农业种植不再像过去对天气和季节的依赖性那么强,很多水果和蔬菜都是在大棚中种植。


为了更好的利用光照,发明了一种遮阳节能帘膜,就是利用了光学薄膜技术。当夏季大棚内的温度过高不适于植物生长时,遮阳膜会反射掉一些红外辐射,减弱光照强度,从而使大棚内温度下降。当冬季温度过低时,遮阳膜会把地表辐射出来的热量反射回来,阻止热量从大棚中散发出去,以使大棚内的温度升高,这样就不需要人工给大棚进行那么多的加热,节约了能源。现在已经研制出了新型的遮阳节能帘膜,在高分子材料上镀制的铝膜,节能性能,和调节温度作用更好,已达到了国际先进水平。


常用的光学薄膜


【1】减反射膜


是应用Z广泛的光学薄膜,它可以减少光学表面的反射率而提高其透射率。对于单一波长,理论上的反射率可以降到零,透射率为1**%;对于可见光谱段,反射率可以降低到0.5%,甚至更低,以保证一个由多个镜片组成的复杂系统有足够的透射率和极低的杂散光。现代光学装置没有一个是不经过减反处理的。由于其具有极低的反射率和鲜艳的表面颜色,现代人们日常生活中的眼镜普遍都镀有减反射膜。


【2】高反射膜


能将绝大多数入射光能量反射回去。当选用介质膜堆时,由于该光学薄膜的损耗极低,随着膜层数的不断增加,其反射率可以不断地增加(趋近于1**%)。这种高反射膜在激光器的制造和激光应用中都是必不可少的。


【3】能量分光膜


可将入射光能量的一部分透射,另一部分反射分成两束光,Z常用的是T:R=50:50的分光膜。


【4】光谱分光膜


可将入射光中一部分光谱的能量透射,另一部分光谱的能量反射。将长波能量反射、短波能量透射的叫做短波通截止滤光膜;将长波能量透射、短波能量反射的叫长波通截止滤光膜。利用它们可以把一束光分成不同颜色的多束光。例如把一束光分成红、绿、蓝三原色,任何一种色光都可以通过这三种颜色的合成来获得。这种颜色分光膜在光电的彩色行业,诸如彩色摄影、彩色电视、彩色投影、彩色印刷等领域都是不可缺少的。


【5】宽带通滤光膜


Z近Z成功的应用,是用于制造低辐射玻璃(LOW-E玻璃),可以用于发展一种反射热能量而又可透过太阳光的建筑窗口玻璃。这在能源费用不断上涨的今天,光学薄膜必将发展成一个大的产业。


可以看到,光学薄膜在光学装置的几乎所有特性方面都起着重要作用。可以毫不夸张地说,没有光学薄膜就没有近代光学系统。随着科学技术的发展,光学薄膜与光电子薄膜结合,与能源、环保等其他新技术结合,除了不断地创造着新概念、新应用外,还会不断地产生新兴产业,推动光学薄膜向着纵深及更宽广的范围发展。




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