塑料上的防反射(AR)涂層具有多種實(shí)際應(yīng)用，包括眼鏡上的眩光減少，計(jì)算機(jī)顯示器和戶外智能手機(jī)上的顯示器?，F(xiàn)在，賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員已開(kāi)發(fā)出一種增透現(xiàn)有涂層的增透膜，它可以使透明塑料(如樹(shù)脂玻璃)幾乎看不見(jiàn)。

賓夕法尼亞州立大學(xué)電氣工程副教授Chris Giebink說(shuō)：“這一發(fā)現(xiàn)是在我們努力制造更高效率的太陽(yáng)能電池板時(shí)實(shí)現(xiàn)的。“我們的方法包括使用塑料透鏡將光線聚焦到小型高效太陽(yáng)能電池上，我們需要盡量減少其反射損失。”

他們需要一種抗反射涂層，在太陽(yáng)穿過(guò)天空時(shí)，在整個(gè)太陽(yáng)光譜和多個(gè)角度都能很好地工作。他們還需要一種能夠在戶外長(zhǎng)時(shí)間保持天氣的涂層。

“我們本來(lái)希望找到一種現(xiàn)成的解決方案，但沒(méi)有一種能滿足我們的性能要求，”他說(shuō)。“所以，我們開(kāi)始尋找自己的解決方案。”

這是一個(gè)很高的要求。雖然制造能夠消除特定波長(zhǎng)或特定方向的反射的涂層相對(duì)容易，但是不存在符合所有標(biāo)準(zhǔn)的涂層。例如，眼鏡AR涂層針對(duì)光譜的窄可見(jiàn)部分。但是太陽(yáng)光譜的寬度約為可見(jiàn)光譜的五倍，因此這種涂層對(duì)于聚光太陽(yáng)能電池系統(tǒng)來(lái)說(shuō)效果不佳。

當(dāng)光從一種介質(zhì)(例如空氣)傳播到第二介質(zhì)(在這種情況下是塑料)時(shí)發(fā)生反射。如果它們的折射率差異(指定光在特定材料中傳播的速度)很大 - 空氣的折射率為1，塑料1.5 - 則會(huì)有很多反射。天然涂料如氟化鎂或特氟隆的最低指數(shù)約為1.3。通過(guò)混合不同的材料，折射率可以在1.3和1.5之間進(jìn)行分級(jí) - 緩慢變化，但1.3和1之間的差距仍然存在。

在最近在納米快報(bào)雜志上發(fā)表的一篇論文中，Giebink和共同作者描述了一種彌合鐵氟龍與空氣之間差距的新工藝。他們使用犧牲分子在蒸發(fā)的特氟隆中制造納米級(jí)孔隙，從而形成漸變折射率的Teflon-空氣薄膜，使光線看到從1到1.5的平滑過(guò)渡，基本上消除了所有反射。

“Teflon是一種聚合物，有趣的是，當(dāng)你在坩堝中加熱它時(shí)，大的聚合物鏈切割成較小的碎片，這些碎片足夠小，可以揮發(fā)并發(fā)出蒸汽通量。當(dāng)它們落在基板上時(shí)可以重新聚合并形成特氟隆，“Giebink說(shuō)。

當(dāng)將犧牲分子添加到焊劑中時(shí)，特氟隆將圍繞分子重新形成。將犧牲分子溶解出來(lái)留下納米多孔膜，可以通過(guò)添加更多孔來(lái)分級(jí)。

“我們一直在與一些尋求改進(jìn)塑料抗反射涂層的公司進(jìn)行互動(dòng)，其中一些應(yīng)用令人驚訝，”他說(shuō)。“它們的范圍從消除保護(hù)安全攝像頭的塑料圓頂?shù)难９獾较摂M/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)耳機(jī)內(nèi)的雜散反射。”

一個(gè)意想不到的應(yīng)用是在高空無(wú)人機(jī)或無(wú)人駕駛飛行器中。這些是帶有巨大翼展的飛機(jī)，上面涂有太陽(yáng)能電池。主要用于偵察，這些飛機(jī)依靠陽(yáng)光保持接近永久飛行，因??此它們接收的大量光線處于反射最高的掠射角度。制造這些太陽(yáng)能電池的公司之一正在探索AR涂層，看它是否能夠改善無(wú)人機(jī)收獲的光量。

由于該技術(shù)與當(dāng)前的制造技術(shù)兼容，Giebink認(rèn)為涂層技術(shù)具有可擴(kuò)展性和廣泛適用性。此時(shí)，他的測(cè)試樣本已經(jīng)抵達(dá)賓夕法尼亞州中部的天氣兩年，性能幾乎沒(méi)有變化。此外，涂層也是防霧的。

“涂層可以很好地粘附在不同類型的塑料上，但不能粘附在玻璃上，”他說(shuō)。“因此，對(duì)于帶有保護(hù)玻璃罩的典型屋頂太陽(yáng)能電池板來(lái)說(shuō)，它不會(huì)有用。但如果集中光伏電池會(huì)卷土重來(lái)，其中一個(gè)關(guān)鍵部分就是塑料菲涅爾透鏡，我們可以在那里發(fā)揮作用。”