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抗反射微纳结构应用

纳米黑化技术:微观陷阱与折射率控制


纳米黑化技术通过微纳制造手段,在表面构建亚波长级别的几何结构,从而物理性地“吞噬”光线。

1. 主要核心原理

· 光陷阱效应(Light Trapping):利用三维纳米网络或纳米管阵列,使光线在结构内部进行无数次全反射,直至能量被完全吸收。

· 梯度折射率(GRIN):通过微珠或锥体结构,消除空气与基材的突变界面,让光线“无感”进入。

2. 优势

· 极低反射率:反射率可降至 0.1% 以下,甚至达到 0.03% 的物理极限。

· 宽光谱/全视角吸收:从紫外到远红外均有极佳吸收率,且在侧视角度下依然保持极致黑度。

· 超薄高遮光:仅需微米级厚度即可实现传统材料几十微米才能达到的遮光(OD)效果。

· 物理稳定性:不依赖易老化的染料,只要纳米结构不被物理破坏,性能永不衰减。


行业技术痛点(为什么需要纳米结构黑?)


目前,传统黑化方案(如黑色油墨、阳极氧化、普通PVD)已无法满足高端市场需求,主要存在以下痛点:

1. “视角依赖”导致的色彩失真

· 痛点:传统涂层在正视时较黑,但在偏视角(大角度)观察时会发生严重的镜面反射,表面呈现灰色或蓝色。

· 纳米方案优势:纳米结构(如纳米微珠阵列)模拟“蛾眼”效应,实现全视角吸光,各角度看都是极致深黑。

2. “遮光力”与“厚度”的矛盾

· 痛点:要达到高遮光(OD值),传统涂料需喷涂较厚(10-50μm),这在追求轻薄的手机和微型镜头中无法安装。

· 纳米方案优势:结构化吸光原理仅需1-5μm厚度即可达到极高的OD值。



镭纳团队基于国内知名大学最新的微纳制备技术,从底层结构入手,重新定义了"黑色"。

传统黑化方案(如碳黑涂料、阳极氧化、普通PVD)已触及物理天花板: 反射率高、视角依赖性强、易脱落、耐候性差

镭纳提出了一种基于超快激光脉冲注入调控的金属表面微米-纳米双尺度复合结构双级调控制备新方法,通过对超快激光加工过程中脉冲注入数量和注入方式的灵巧控制,实现了对微米尺度结构和纳米尺度结构的分别有效调控,从而可以同时发挥微米尺度结构的几何陷光效应和纳米尺度结构的等效介质效应,最终达到优异的高效抗反射性能。这是利用超快激光在可控微纳米制备方面取得的最新研究进展。该方法对于铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)等多种金属均有效,可在其表面分别获得1.4%,0.29%,2.5%的已知最低金属表面反射率,是一种在金属表面可控构建微纳米复合功能结构的通用方法。


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不同于传统的平面吸收原理,我们构建了一种物理"光子陷阱"。

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一、全视角超黑,无视角依赖

二、微米级厚度均匀制备、可处理尖锐边缘

三、物理稳定性极高,特殊环境无衰减

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在目前众多材料制备手段中,超快激光作为一种可以快速、可调控地制备精细微纳结构的工具,成为了目前微纳结构的主流方法和热点之一。经超快激光刻蚀后,材料表面具有丰富的微米-纳米分级结构。其中微米结构通过“几何陷光”和多次内反射来提高光的吸收,而纳米结构则通过增强等离激元共振来进一步促进吸光。这种微纳复合结构极大地增强了光吸收率,通过将吸收的光转变为电能或热能,可以大幅度地提升材料的光电和光热转变率。


相关信息

联合实验室

镭纳激光首席科学家为国际知名的激光加工专家,拥有国际和国内行业资源,公司已与德国通快激光、深圳大族激光、德国Edge-Wave激光、法国奥徒(Amplitude)、苏州贝林激光、武汉安扬激光、北京卓镭激光、深圳瑞丰恒激光、深圳海目星激光、苏州天弘激光、苏州德龙激光和泰德激光等国际国内知名激光公司建立了12个超快激光联合实验室,实现软硬件的强强联合,共同致力于超快激光的工业化前沿创新应用与市场发展。
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