我國科學家研發出折射率高度可調諧的新型光學材料
時間：2024-06-14 來源：科學網
近年來，光電信息技術的快速發展，使各類顯示產品在日常生活中得到廣泛應用，這背后離不開光學材料的不斷進步。
折射率是光學材料的基本性質，高折射率可以降低光學元件的厚度和曲率，在保持其光學功能效果的同時，實現元器件的微型化，拓展其應用范圍。不久前，北京化工大學和京東方科技集團股份有限公司的研究人員合作開發出一種折射率高度可調諧的透明有機無機復合光學膠材料。該成果已正式發表于《工程（英文）》期刊。
早期的光學元件原材料以玻璃為主，近年來，有機樹脂基光學材料因其易成型、重量輕、成本低等優勢，取得快速發展。然而，目前商品化的有機光學樹脂，受限于有機分子和聚合物鏈的結構特性，其材料折射率普遍被限制在1.4—1.6之間。
針對這一應用痛點，研發團隊基于丙烯酸樹脂基紫外光固化光學膠的分子結構特點及其在光電顯示器件中的實際應用需求，通過二氧化鈦納米粒子制備及其與丙烯酸樹脂復合過程優化，研發出了高透明、高折射率的光學膠材料。
研發人員利用電子顯微鏡成像和原子力顯微鏡分析測試復合材料的微觀結構，證實二氧化鈦納米粒子均勻地分散在復合材料中，固化成膜后的片材具有良好的平整度。當二氧化鈦在復合光學膠中的質量分數為30wt%（質量百分比）時，復合材料的折射率可達1.67（波長589nm）。
經紫外線（UV）固化成膜后，該材料的折射率甚至可達2.0（波長589nm），同時在可見光范圍內保持98%以上的高透明度和小于0.05%的低霧度，且通過壓印工藝可進一步實現光學微結構的精密加工，可用于制作新型顯示導光板等光學元件。在論文中，研發人員展示了利用新型光學膠制造的微棱鏡型導光膜片，可有效提高照明度并降低能量消耗。未來，該成果有望在精準醫療、健康照明和新型顯示產品等領域得到廣泛應用。
