НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Антиотражающие покрытия (antireflection coatings или AR) имеют долгую историю в оптике, начиная от использования в линзах и заканчивая современными системами визуализации. Но для оптики из пластика в некоторых приложениях, таких как внешние солнечные концентраторы, требования к антиотражающим покрытиям весьма жестки, что обуславливается суровыми условиями окружающей среды.

Как можно прочитать из недавнего сообщения, команда Университета штата Пенсильвания, разработала процесс получения AR покрытия пластика, который обеспечивает широкополосный доступ и широкоугольную производительность, и может при этом противостоять условиям окружающей среды, включая механические и химические воздействия. Команда считает, что метод потенциально хорошо подходит к стандартными коммерческим способам получения вакуумных покрытий и может "найти широкое применение" во всем диапазоне применений пластиковой оптики.

Проблемы с нанесением AR покрытий на пластмассовую оптику прослеживаются в трудности разработки покрытия, которое должно и держаться плотно на пластике и обеспечивать достаточную работоспособность в широком диапазоне углов падения и длин волн. Просветляющие покрытия на пластиковых очковых линзах были известны в течение многих десятилетий, но они ограничивались видимым диапазоном длин волн и могли быть сложны в применении. А широкополосные покрытия, разработанные для других оптических материалов, как правило, плохо совмещались с пластмассами из-за несоответствия теплового расширения и плохой адгезии.

Команда Государственного университета Пенсильвании во главе с Ноэлем Гибинком, работала, чтобы обойти эти ограничения путем сочетания жесткого, коммерчески доступного фторполимерного покрытия из Teflon AF, с техникой испарительного осаждения, которая показала успешность на не пластиковых подложках, таких как SiO₂ и MgF₂. В этой технике используются скользящие углы осаждения, при которых покрытие наносится на подложку, расположенную под углом относительно потока паров материала покрытия.

Предыдущие исследования с радостью продемонстрировали, что показатель преломления осажденного слоя зависит от угла напыления. Это открыло возможность многослойного покрытия (с каждым слоем, осажденным под другим углом), которое может свести к минимуму отражения в диапазоне углов падения. И тефлон обладал потенциалом для формирования сильной и стойкой химической связи с полимерами в пластиковой оптике.

Команда использовала эти принципы в работе посредством укладки двухслойного градиентного покрытия под двумя разными углами падения на поликарбонат и акриловую подложки. Даже эти простые двуслойные покрытия уменьшили коэффициент отражения, усредненный по всему солнечному спектру, до величины менее 1%, в примерно 40-градусном диапазоне углов падения.

К тому же, покрытия могли выдержать много износа. Команда провела ряд испытаний включая: сильное напряжение, создаваемое клейкой лентой, истирание марлей, погружение в агрессивные химикаты, а также циклы изгиба и сжатия, и нашла близкое к нулю их влияние на производительность AR. Исследователи также обнаружили, что комбинации слоев тефлона создают сильно гидрофобную поверхность, дающую покрытиям хорошие анти запотевающие свойства. И они смогли установить, что метод может работать на криволинейных сложных оптических поверхностях и протестировали нанесение двойного слоя на f/1 объектив и на акриловые линзы Френеля.

Гибинк характеризует сочетание широкополосности, широкоугольной производительности антиотражающего покрытия с чрезвычайной долговечностью, как "поистине беспрецедентным для отрасли». И команда считает, что этот процесс может иметь широкое применение. Хотя исследование было сосредоточено на двух пластиковых оптических подложках, исследователи, в частности, предполагают, что покрытия могут широко подойти к другим полимерным материалам, исходя из подробностей химии полимерного процесса, в котором небольшие фрагменты испарившегося тефлона способны, по-видимому, диффундировать и повторно полимеризоваться с другими полимерными цепями в субстрате. И собственно стратегия осаждения, как представляется, "совместима со стандартными коммерческими системами вакуумного нанесения покрытия," – говорится в исследовании.