Mottenaugenstrukturen: Die ultimative Antireflexionstechnologie

Das Geheimnis der Mottenaugen, die selbst den schwächsten Schimmer des Mondlichts einfangen

Motten sind nachtaktive Insekten, die auch in der Dunkelheit der Nacht frei fliegen können. Ihre Augen haben eine spezielle Struktur entwickelt, die es ihnen ermöglicht, nektar- und saftproduzierende Pflanzen zu finden und sich so vor Fressfeinden zu schützen. Diese Struktur wird „Mottenauge“ genannt. Die Oberfläche der Facettenaugen eines Nachtfalters ist mit zahlreichen mikroskopisch kleinen Vorsprüngen im Nanobereich bedeckt, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Dank dieser Struktur können die Augen das schwache Licht, das eindringt, nahezu ohne Reflexion einfangen.

Die Vorsprünge, die die Mottenaugenstruktur bilden, sind in einem regelmäßigen Muster angeordnet und kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Licht wird in der Atmosphäre aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindex zwischen der Luft und dem Material, auf das das Licht trifft, reflektiert. Die Fortsätze am Auge einer Motte sind jedoch gekrümmt und spindelförmig. Diese Form ermöglicht einfallendem Licht aus verschiedenen Winkeln, in das Auge einzudringen, während sich der Brechungsindex kontinuierlich ändert, sodass die Augen der Motte kaum Licht reflektieren.

Dexerials' ursprüngliches Herstellungsverfahren für Antireflexfolien vom Mottenaugen-Typ

Der Antireflexfilm von Dexerials in Mottenaugen-Optik erreicht nahezu die Reflexionsblockierungsfähigkeit von Mottenaugen, indem er auf dem Film Harzhöcker bildet, die kleiner sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts (380 bis 780 nm).

Die Mottenaugenstruktur wird im Allgemeinen durch eine Methode namens „anodische Oxidation“ gebildet, bei der durch die chemische Behandlung einer Aluminiumplatte auf natürliche Weise eine poröse Struktur entsteht. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es schwierig ist, die Form und Größe der Vorsprünge frei zu gestalten.

Im Gegensatz dazu nutzt Dexerials Methode zur Erzeugung von Mottenaugenstrukturen dieselbe Technologie wie bei Blu-ray Discs und Halbleitern. Bei diesem Verfahren werden zunächst mittels Laserlithografie Löcher (Pits), die die Grundlage der Mottenaugenstrukturen bilden, auf einer gerollten Master-Disc erzeugt. Anschließend werden die entstandenen Pits mittels Nanoimprinting auf den Film übertragen. Einstrahlwinkel und -position des Laserstrahls werden computergestützt präzise gesteuert, wodurch die Mikrostrukturmuster präzise bestimmt werden können.

Das einzigartige Herstellungsverfahren von Dexerials wird im Tech Times-Artikel „Wie man eine Entspiegelung mit so hoher Transparenz erhält, dass man sie kaum bemerkt –Neue Technologie zur Bildung von Mikrostrukturen –“ ausführlich erläutert.

Eine Transparenz erreichen, die den Eindruck erweckt, als ob „nichts wäre“

Die folgende Grafik veranschaulicht den Reflexionsgrad von Mottenauge (Mikrostrukturtransfer), Antireflexfilm (grüne Linie) und herkömmlichen Herstellungsverfahren (Trockenherstellungsverfahren mit Sputtern = violette Linie, nasses Herstellungsverfahren mit Lösungsmittelbeschichtung und Trocknung = orangefarbene Linie). Entspiegelung andere Filme als der Mottenaugentyp verringern den Reflexionsgrad, indem sie dünne Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes überlappen, wodurch Lichtwellen sich gegenseitig interferieren. Im Gegensatz dazu ist der Reflexionsgrad von Mottenaugenfilmen in den meisten Wellenlängenbereichen geringer. Daher besteht ein wesentlicher Vorteil der Antireflexionsfolie vom Mottenaugentyp darin, dass der Reflexionsgrad nicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge variiert und eine Antireflexion über den gesamten sichtbaren Lichtbereich erreicht werden kann.

Unten sehen Sie ein Diagramm, das die Gesamtlichtdurchlässigkeit und -reflexion von PET-Folie und Folie mit Mottenaugenstruktur zeigt. Die Transmission der Folie mit Mottenaugenstruktur beträgt 99 %, gegenüber 89 % bei PET und die Reflektivität der Folie mit Mottenaugenstruktur beträgt lediglich 0 bis 1 %, gegenüber etwa 10 % bei PET. Derzeit wird die Mehrzahl der Gesichts- und Augenschutzschilde, die beispielsweise in Krankenhäusern und Lebensmittelfabriken verwendet werden, auf Basis von PET als Grundmaterial hergestellt. Durch den Ersatz durch eine Folie mit Mottenaugenstruktur kann die Transparenz jedoch deutlich erhöht und eine Beeinträchtigung der Sicht durch Reflexionen verhindert werden.

Das folgende Bild demonstriert die Wirksamkeit einer Mottenaugenfolie zur Vermeidung von Reflexionen. Da die linke Seite etwas weiß erscheint, könnte man annehmen, dass die Folie auf der linken Seite angebracht ist. Wie im Querschnittsbild zu sehen ist, ist die Mottenaugen-Antireflexfolie jedoch auf der Vorder- und Rückseite der rechten Glashälfte angebracht.

„Kein Beschlagen“ verbessert die Praxistauglichkeit

Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal der Antireflexfolie von Dexerials ist ihre Antibeschlagwirkung. Medizinische Schutzschilde erfordern klare Sicht und minimales Beschlagen, um Diagnosen und Behandlungen nicht zu beeinträchtigen. Beschlagen entsteht, wenn Wasserdampf aus der Ausatemluft an der Oberfläche des Schildes haftet und zu kleinen Wassertröpfchen kondensiert. Die Folie von Dexerials mit ihrer Mikrostruktur aus hochhydrophilem Harz verhindert Kondensation, indem sie anhaftende Wasserdampftröpfchen sofort über die Oberfläche verteilt.

Achten Sie darauf, die Oberfläche des Mottenaugenfilms nicht zu zerkratzen

Wie bereits erwähnt, verhindert die Antireflexfolie von Dexerials Blendeffekte und bietet hohe Transparenz. Dabei sind jedoch einige Dinge zu beachten. Erstens neigt sie dazu, relativ leicht zu verschmutzen. Fingerabdrücke und andere Flecken auf der Oberfläche der Mottenaugenfolie sind aufgrund ihrer extrem hohen Transparenz deutlich sichtbar, was bei herkömmlichen Folien kein Problem wäre. Zudem ist es aufgrund der Nanostruktur schwierig, Schmutz zu entfernen, wenn Substanzen wie Talg mit der Folie in Kontakt kommen.

Solche Flecken lassen sich jedoch durch mehrmaliges Wischen mit einem in Wasser und Spülmittel getränkten Tuch oder Wattestäbchen leicht entfernen. Darüber hinaus werden durch das Schrubben der Oberfläche mit einem harten Gegenstand, beispielsweise einer Stahlwollebürste, die feinen Unregelmäßigkeiten abgetragen, wodurch die Mottenaugenstruktur zerstört wird und ihre Funktion nicht mehr erfüllt werden kann. Bei der Verwendung muss darauf geachtet werden, nicht zu viel Kraft anzuwenden, da die Oberfläche sonst zerkratzt werden könnte.

In den letzten Jahren wurden Antireflexfolien vom Mottenaugen-Typ in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter in medizinischen Schutzschilden, Kunstausstellungen und elektronischen Produkten wie Fernsehern und Kameraobjektiven. Dexerials wird die Möglichkeiten dieser naturinspirierten Technologie weiter erforschen, um den vielfältigen Kundenbedürfnissen gerecht zu werden.

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Wir werden die Weiterentwicklungsmöglichkeiten dieses Produkts, das nach dem Vorbild von Organismen aus der Natur entwickelt wurde, weiterhin erforschen.