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增透膜的新發現

日期:2022-08-27 11:41
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摘要:增透膜的折射率
2月12日,記者了解到,賓夕法尼亞州立大學的研究人員已研發出一種增強版的增透膜,它可以使透明塑料(如樹脂玻璃)在視覺上幾乎不可見。



塑料上的增透膜具有多種實際應用,例如減少戶外環境下的眼鏡、計算機和智能手機上屏幕的眩光。



賓夕法尼亞州立大學電氣工程副教授Chris Giebink表示:“這一發明是我們在制造更高效率的太陽能電池板時研發出來的。我們的方法是利用塑料透鏡將光線聚焦到小型的高效太陽能電池上,因此需要*大程度地減少其反射損失?!?/span>



他們需要一種能夠適用于在整個太陽光譜和多角度照射的增透膜,還需要一種能夠長時間經受戶外天氣考驗的增透膜。



“我們本來期望能夠找到一種現成的解決方案,但是沒有一種方案能滿足我們的性能要求,”他說。 “所以,我們就開始研發自己的解決方案?!?/span>



這是一個棘手的問題。雖然制造能夠消除特定波長或特定方向反射光的增透膜相對容易,但是符合所有標準的增透膜卻沒有。



例如,眼鏡增透膜是針對光譜的窄譜可見光譜發揮作用。但是太陽光譜的寬度約為可見光譜的五倍,因此這種涂層并不適用聚光太陽能電池系統。



當光從一種介質(例如空氣)傳播到**種介質(這里指塑料)時會發生反射。如果兩種的折射率(指光在特定材料中的傳播速率)差異很大,例如空氣折射率為1,塑料折射率為1.5,則會產生很多光反射。



天然涂料如氟化鎂或特氟?。═eflon)的折射率*低指數約為1.3。通過混合不同的材料,折射率可以在1.3和1.5之間進行緩慢漸變,但是就是折射率漸變到1.3,它和空氣折射率1之間的差異仍舊存在。



*近在納米快報雜志線上發表的一篇論文中,Giebink和他的研究伙伴介紹了一種消除特氟隆與空氣之間折射率差距的新技術。



他們利用犧牲分子(sacrificial molecul)在蒸發的特氟隆中制造納米級孔隙,進而打造出具有漸變折射率的Teflon — 空氣薄膜,從視覺上“哄騙”光線,讓光線“看到”折射率從1到1.5的平滑轉變,從而基本上消除了所有的反射。



“有趣的是,當你用坩鍋加熱特氟隆這種聚合物時,大聚合物鏈會分裂為成較小片狀,這些碎片小到可以揮發并發出蒸汽通量。當它們落在基板上時又會重新聚合形成特氟隆?!盙iebink說。



當加入犧牲分子時,特氟隆將圍繞這些分子重新成形。將犧牲分子溶解出來之后,就留下了可以通過添加更多孔隙來實現漸變的納米多孔膜。



“我們一直在與一些尋求改良塑料增透膜的企業進行溝通,其中一些應用令人意想不到,”他說。 “從消除攝像頭塑料保護圓頂眩光,到消除虛擬/增強現實耳機內的雜散反射,都能夠用到這種增透膜?!?/span>



還有一個更意想不到的應用是在高空無人機或無人駕駛飛行器中。這些飛行器帶有巨大的翼展,翼展上面覆有太陽能電池涂層。這些主要用于偵察的飛行器依靠陽光來保持不間斷飛行,因此它們接收的大量光線處于反射*高的掠射角度。



制造這些太陽能電池的其中一家公司正在研究這款增透膜,看它是否能夠提高無人機接收到得光量。



由于該技術與當前的制造技術兼容,Giebink認為涂層技術具有可擴展性及廣泛的應用潛力。目前為止,測試樣本已經在賓夕法尼亞州中部耐受了兩年的氣候考驗,而性能幾乎沒有任何變化。另外,增透膜也具有防霧功能。



“涂層可以很好地粘附在不同種類的塑料上,但不能粘附在玻璃上,”他表示。 “因此,它并不適用于帶有玻璃保護罩的特定太陽能屋頂。



但如果聚光光伏電池還會再卷土重來,這類電池的其中一個關鍵部件就是菲涅爾(Fresnel)塑料透鏡,到時我們的增透膜就可以在那里發揮作用?!?/span>



關于增透膜:



增透膜是指光具有波粒二象性,即從微觀上既可以把它理解成一種波、又可以把它理解成一束高速運動的粒子(注意,這里可千萬別把它理解成一種簡單的波和一種簡單的粒子。它們都是微觀上來講的,愛因斯坦通過研究,命名為光子。 紅光波的波長=0.750微米紫光波長=0.400微米。 而一個光子的質量是 6.63E-34 千克· 如此看來他們都遠遠不是我們所想象的那種宏觀波和粒子·) 增透膜的原理是把光當成一種波來考慮的,因為光波和機械波一樣也具有干涉的性質。增透膜是利用光的干涉原理,膜的前表面與后表面反射的光發生干涉。



文章來源: CPRJ中國塑料橡膠

原文鏈接:https://www.xianjichina.com/special/detail_384069.html
來源:賢集網
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