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溶胶凝胶法可以做什么样的光学涂层?

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胶体与界面化学是物理化学的一个分支,是化学与凝聚态物理结合的领域,虽然听起来不太高大上,却是重要精细化工领域,很多产品要靠这方面的研究。而溶胶凝胶法是胶体化学的一部分,其内涵包括了溶液化学和胶体化学的结合。

溶液是指一个整体均匀的液体,其中所有离子和分子处于热力学平衡状态,除非外界条件发生变化,将一直保持均匀。而胶体是热力学非平衡状态的分散体系,其中存在硬的或者软的颗粒,颗粒会产生散射光,因此有所谓丁达尔现象。

那么溶胶又是怎么回事?很简单,是从溶液到胶体之意,这个词很准确,比英文准确,表达出这是一个动态过程,即从处处均匀的溶液中生长出颗粒,从而形成胶体中的悬浮物。

至于凝胶,当胶体在外力(如温度、酸碱、重力、超临界等)作用下,破坏了亚稳态,即会变成不会流动的凝胶。

溶胶凝胶法镀膜,是利用溶剂挥发速度和胶体流动速度的匹配,在基片上沉着一层物质,这种物质用来实现某种特定功能,往往是光学的、光电的、磁性的、介电的性质。

我从事溶胶凝胶法镀膜20年有余,形成了多种制备方法和多种体系,这里就让大家多了解一下这个方法,省的被认为古老,没啥用。

按照合成方法分:

sol-gel法

非水体系sol-gel法

hydrothermal或solvothermal法

sol-solvothermal法

液相催化聚合法

沉淀-重分散法

按照组成体系分:

SiO2体系、MgF2体系、MgF2/SiO2体系、TiO2体系、ZrO2体系、有机硅体系、有机无机杂化体系、VO2体系

按照应用分:

MgF2/SiO2体系三波长减反膜(高功率固体激光器使用)

SiO2基疏水疏油闭孔减反膜(污染环境中使用)

MgF2减反膜(氟磷酸盐玻璃、光学镜头使用)

疏水MgF2/SiO2体系双层宽谱带减反膜(显示屏)

层状聚合物光学晶体保护膜(频率转换器件使用)

SiO2基宽谱带减反射膜(太阳能器件、展柜玻璃、显示屏使用)

PMO减反膜(PI基柔性显示器件使用)

VO2隔热膜(建筑玻璃、汽车玻璃使用)

TiO2/SiO2、ZrO2/SiO2高反膜(反射镜使用)

按照镀膜方法:

提拉法(dip-coating)、弯月面法(meniscus coating)、旋涂法(spin-coating)、喷涂法(spray coating)

举个例子,MgF2/SiO2体系三层三波长减反膜,采用梯度折射率结构,实现1053nm、527nm和351nm三个激光波长透射率同时高于99.5%,这个结果是目前世界上化学法镀膜最好的。

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