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德国开发出一种材料表面纳米处理方法:使之几乎不反射光线达到近乎“隐形”

2016-10-27 304浏览 标签: 德国纳米

动态背景

大部分镜头,物镜,眼镜镜片以及激光器组件都需要抗反射涂层,然而不幸的是,这类涂层仅仅在一个很窄的波长范围内才能处于最佳状态,并且会因为光入射的角度而产生镜头错误。而在自然界,蛾子的角膜几乎不会反射任何光线,在光线下它们的眼睛不会产生任何使其被捕食者发现的反光,同时这也使它们能充分利用夜晚不多的光线。受此现象启发,近日德国的研究人员开发了一种表面纳米处理方法,可以在极宽的波长范围内具有很好地抗反射效果,此外还极大地增强了材料表面的透光度,未来有望用于改进高能激光装置,触摸屏以及太阳能电池组件。

 

研究内容

根据德国马克斯普朗克学会智能系统研究所20161021日讯,该所研究人员受自然界昆虫的启发,开发了一种新型的表面处理技术。研究人员通过对蛾子眼睛的研究,发现在蛾子的眼睛表面密布着一种柱状结构,该结构可以使入射光线的折射率连续发生变化,使得它们的眼睛几乎不反射入射光,而是让入射光进入它们的眼睛。不过该系统需满足的一个重要条件是柱状结构中柱子间的间距远小于入射光的波长。想要模拟这种结构,研究人员就需要将平整的表面变成纳米柱状结构。

研究人员据此开发了一种两步处理法。首先,他们在一个大的表面上按规则蜂窝形状沉积金颗粒,在规则蜂窝形状中,金颗粒放置在蜂窝形交叉线的位置上。在第二步中,进行蚀刻。这种蜂窝形线条中镶嵌的金颗粒的被用作蚀刻阻挡层,在镶嵌了金颗粒的交叉线下方的材料不会被蚀刻掉。这样就可以得到需要的竖直柱状结构,该结构可以覆盖2x2cm的面积。

然而此方法只在可见光和短波紫外线范围内有效,而在长波近红外线范围内无效,这是因为柱状结构只有500nm高,不足以对长波近红外光达到99.5%或者更高的透光率。研究人员对其工艺进行调整,使得蚀刻的程度可以更深,这样就得到了2000nm高的柱状结构,同时可以控制其纳米柱的形状。这样,研究人员就可以根据具体情况调整其材料表面处理工艺使之实现最优化。

现阶段,研究人员在石英玻璃上测试了他们的新表面处理方法,未来他们计划在光学镜头和蓝宝石上测试该项技术。现阶段他们的测试结构证明该处理可以实现最低反射率小于0.02%,最高透光率高于99.9%,并且入射光波长范围覆盖可见光和近红外。

 

 动态意义

    此项技术的潜在应用颇为广泛,其中最重要的应用领域就是近红外线范围内高能激光操作,尤其是某些光线要一次次通过同一个光学组件以实现放大的过程,该技术可以明显减小能量损失。同时这种表面处理方法得到的组件其对高能激光的抗性也远高于抗辐射涂层。此外该技术还可以用于镜头和触摸屏。在军事方面,若用于狙击镜,则可显著减少狙击镜反光,减少狙击手暴露的风险同时不影响狙击镜的透光率和视野范围。


动态链接:http://www.is.mpg.de/16165301/news_publication_10797830?c=12264

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