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Moth-Eye Structures:终极抗反射技术

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不放过一丝月光的蛾眼的秘密

飞蛾是一种夜间昆虫,在进化过程中获得了一种特殊的眼睛结构,以便即使在黑暗的夜晚也能自由飞行,找到能够提供蜂蜜和树液作为食物的植物,同时保护自己免受天敌的侵害。这是一种名为“Moth-eye”的结构。蛾复眼的表面以一定的间隔排列着许多纳米级的微小突起,其结构使进入的微小光线几乎不被反射。

飞蛾眼睛的表面结构

形成莫氏眼结构的突起以小于可见光波长的大小规则排列。大气中光的反射是由于空气与光照射物质的折射率不同,但是飞蛾眼睛中排列的突起是弯曲的纺锤形,并且根据其形状,来自不同角度的入射光可以在不断改变折射率的同时进入眼睛,因此飞蛾的眼睛几乎不反射光。

反射低減の原理/光の透過イメージ

Dexerials 独创的蛾眼型减反射膜制造方法

迪睿合的飞蛾眼型防反射膜通过在薄膜上形成小于可见光波长(380 至 780 nm)的树脂凸块,几乎与飞蛾眼的反射阻挡能力相匹配。

为了形成莫斯眼结构,通常使用称为“阳极氧化法”的方法,该方法通过对铝板进行化学处理来自然形成多孔结构。然而,该方法的缺点是难以自由形成突起的形状和大小。

相比之下,Dexerials 的飞蛾眼结构的创建方法采用了与蓝光光盘和半导体相同的技术。在这种方法中,构成飞蛾眼结构基础的孔(坑)最初使用激光光刻技术在轧制的主盘上创建。随后,使用一种称为纳米印记的方法将形成的凹坑转移到薄膜上。激光束的照射角度和位置由计算机精确控制,从而能够控制微观结构图案。

Tech Times 的文章“如何实现透明度如此之高、几乎察觉不到的防反射- 形成微结构的新技术- ”详细介绍了迪睿合开发的独特制造工艺。

RolltoRoll方式の微細構造転写装置の概念図

透明,看起来像“什么都没有”

下图说明了飞蛾眼(微结构转移)增透膜(绿线)和传统制造方法(使用溅射的干法制造方法 = 紫线,使用溶剂涂层的湿法制造方法和干燥 = 橙线)的反射率。除蛾眼型以外的防反射膜通过重叠具有不同折射率的薄膜来降低反射率,从而导致光波相互干扰。相比之下,蛾眼型胶片的反射率在大多数波长范围内较低。因此,飞蛾眼型减反射膜的一个显着优点是反射率不随波长变化,并且可以在整个可见光范围内实现抗反射。

製法の異なる反射防止フィルムの反射特性

以下是显示PET薄膜和具有莫斯眼结构的薄膜的总透光率和反射率的图表。PET的透过率为89%,而具有莫氏眼结构的薄膜为99%,PET的反射率约为10%,而具有莫氏眼结构的薄膜仅为0~1%。目前,医院和食品工厂使用的面罩和眼罩大多基于PET,但通过将它们替换为具有莫斯眼结构的薄膜,可以大大提高透明度并防止由于反射导致的可视性降低。

具有莫斯眼结构的薄膜的光学特性

下图展示了防蛀膜在防止反光方面的功效。由于左侧看起来有些发白,人们可能会认为薄膜是贴在左侧的。然而,如截面图所示,防蛀眼膜是贴在玻璃右半部分的正面和背面。

在相框的玻璃两侧粘贴莫斯眼型胶片的示例

“不模糊”提高了实用性

迪睿合的飞蛾眼型防反射膜的另一个显著特点是其防雾性。医用防护罩需要清晰的视野和最小的雾气,以避免影响诊断和治疗。当呼出空气中的水蒸气粘附在防护罩表面并凝结成小水滴时,就会在医用防护罩上起雾。迪睿合的薄膜由高亲水性树脂形成微观结构,通过瞬间将粘附的水蒸气液滴扩散到表面来防止冷凝。

请注意莫氏眼膜表面的划痕

如前所述,迪睿合的飞蛾眼型防反射膜可防止眩光,并提供高透明度。但是,重要的是要注意一些事情。首先,它往往相对容易变脏。由于其极高的透明度,飞蛾眼型薄膜表面的指纹和其他污迹变得很明显,这在普通薄膜中不会有问题。此外,由于其纳米级微观结构,如果皮脂等物质与薄膜接触,去除污垢将具有挑战性。

但是,用含有水和洗涤剂的布或棉棒擦拭几次的话,那样的污垢也可以干净地去除。此外,如果用钢刷等硬物摩擦表面,则会刮掉细小的不规则性,破坏宝贵的莫斯眼结构,无法展示性能。使用时,需要注意不要施加会划伤表面的强力。

近年来,飞蛾眼型增透膜已应用于各种应用,包括医疗防护罩、艺术展品以及电视和相机镜头等电子产品。迪睿合将继续探索这种以自然为灵感的技术的更多可能性,以满足客户的多样化需求。

我们将探索该产品的进一步发展可能性,该产品是在自然界创造的生物的暗示下开发的。

有关此产品的更多信息,请单击此处