BR112018011432B1

BR112018011432B1 - Revestimento múltiplo rígido em artigo óptico

Info

Publication number: BR112018011432B1
Application number: BR112018011432-4A
Authority: BR
Inventors: William EAGERTON
Original assignee: Essilor International
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2022-11-22
Also published as: CA3008391C; CN108369295A; JP6687736B2; EP3374807B1; WO2017103177A9; BR112018011432A2; AU2016369448A1; US10705260B2; EP3374807A1; US20190227196A1; AU2016369448C1; JP2019502159A; CA3008391A1; CN108369295B; WO2017103177A1; KR101951774B1; AU2016369448B2; KR20180075684A; EP3374807B8

Abstract

REVESTIMENTO MÚLTIPLO RÍGIDO EM ARTIGO ÓPTICO. São fornecidos um dispositivo óptico e um método para fabricação do dispositivo óptico. O dispositivo óptico compreende um artigo óptico tendo um substrato, uma camada primária e um revestimento múltiplo rígido (HMC). O HMC compreende pelo menos uma camada. Pelo menos uma das camadas, o substrato e o HMC compreendem pelo menos um alótropo de carbono que é absorvido por difusão. O método de fabricação envolve a combinação de um solvente orgânico e água deionizada para formar uma solução, a mistura na solução de pelo menos um alótropo de carbono, a aplicação de sonicação na solução, um artigo óptico compreendendo pelo menos um entre um substrato, uma camada primária no substrato e um HMC, a imersão e depois a retirada do artigo óptico da solução e a evaporação do líquido em excesso da solução.

Description

[0001] A presente revelação se relaciona geralmente com dispositivos ópticos. Mais particularmente, essa presente revelação pertence a um artigo óptico compreendendo pelo menos um alótropo de carbono.

ANTECEDENTES

[0002] Os artigos ópticos incluindo lentes oftálmicas podem compreender Revestimentos Múltiplos Rígidos (HMCs - Hard Multi-Coats). Esses HMCs podem compreender diversas camadas de material opcionalmente cobertas por uma película de revestimento superior. A película de revestimento superior pode compreender revestimentos antirrisco, revestimentos antirreflexo, revestimentos antimanchas, revestimentos hidrofóbicos e afins para aperfeiçoar a performance óptica do artigo óptico e igualmente a vida do artigo. Os HMCs existentes de artigos ópticos são comumente constituídos por materiais, como por exemplo óxido de índio-estanho (ITO - Indium Tin Oxide), um óxido condutor transparente. O ITO pode ser usado em geral para aplicações eletro-ópticas. Uma camada condutiva ITO pode fornecer uma transparência opticamente clara e propriedades antiestáticas a um artigo. Além do ITO, a camada eletricamente condutiva de um artigo óptico pode compreender um óxido de metal selecionado desde óxido de estanho ou de zinco, bem como misturas dos mesmos ou um óxido inorgânico contendo qualquer um entre índio, estanho, zinco e outros elementos ou dois ou mais dos elementos. O ITO pode ser aplicado como óxido de índio-estanho - uma solução sólida de óxido de índio(III) (In2O3) e óxido de estanho(IV) (SnO2), por exemplo, 90% de In2O3, 10% de SnO2 em peso que podem ser tipicamente transparentes e incolores em camadas finas e podem servir como um espelho tipo metal na região infravermelha do espectro eletromagnético. As películas finas de óxido de índio-estanho são mais comumente depositadas em superfícies por evaporação de feixe de elétrons, deposição física de vapor (PVD - Physical Vapor Deposition) e/ou uma gama de técnicas de deposição por pulverização. Outras técnicas, como por exemplo, mas não se limitando a, métodos diferentes de PVD, podem ser usadas para aplicar o ITO, como por exemplo deposição química de vapor (CVD - Chemical Vapor Deposition) ou imersão química, por exemplo. Todavia, os materiais, como por exemplo ITO, podem ser desvantajosos uma vez que podem carecer de força e resistência térmica, e por isso podem não melhorar eficazmente a performance mecânica de um HMC.

[0003] É necessário um HMC alternativo que possa fornecer um revestimento opticamente claro e que possa fornecer boas propriedades de força mecânica e térmicas para artigos ópticos, como por exemplo lentes oftálmicas. É aqui apresentado um artigo óptico que compreende pelo menos um entre um substrato, uma camada de primer e um HMC que compreenda pelo menos uma camada. Em um aspecto, o HMC pode compreender uma pluralidade de camadas. Pelo menos uma camada do HMC, a camada de primer ou o substrato pode compreender um material que possa fornecer boas propriedades de força mecânica e térmicas. Esse material pode ser um alótropo de carbono. O alótropo de carbono pode ser um material de grafeno, grafite, nanotubos de carbono, fulerenos ou materiais similares ou misturas dos mesmos. O grafeno, em particular, tem boa força mecânica e elasticidade, bem como boas propriedades elétricas e térmicas que podem ser vantajosas para o uso em um artigo óptico, particularmente um HMC de uma lente oftálmica.

[0004] Os nanotubos de carbono (CNTs - Carbon NanoTubes) são outro tipo de alótropo de carbono que podem ser usados como um melhorador de performance mecânica e para propriedades antiestáticas de vários revestimentos. Essas propriedades de material de alótropos de carbono podem ser usadas para fornecer reforço para uma força mecânica e uma resistência térmica ainda melhores para HMCs melhorados em comparação com HMCs existentes. Igualmente, é aqui apresentado um método de fabricação de um artigo óptico que compreende pelo menos um alótropo de carbono.

[0005] Outros objetivos, particularidades e vantagens do presente invento irão se tornar evidentes desde a seguinte descrição detalhada. Todavia, deve ser compreendido que a descrição detalhada e os exemplos específicos, embora indiquem modalidades específicas do invento, são fornecidos somente como ilustração, uma vez que várias mudanças e modificações dentro do espírito e do escopo do invento se tornarão evidentes para os peritos na técnica desde essa descrição detalhada.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

[0006] Em um aspecto, é fornecido um dispositivo óptico que compreende um artigo óptico tendo um substrato, uma camada de primer no substrato e um HMC. O HMC compreende pelo menos uma camada. Pelo menos uma das camadas, o substrato e o HMC compreendem pelo menos um alótropo de carbono que é absorvido por difusão. Em outro aspecto, o artigo óptico pode ser uma lente oftálmica.

[0007] Igualmente, é fornecido um método de fabricação de um dispositivo óptico. O método envolve a combinação de um solvente orgânico (p. ex., heptano) e água deionizada (DI - Deionized) para formar uma solução, a mistura na solução de pelo menos um alótropo de carbono, a aplicação de sonicação na solução, a imersão na solução de um artigo óptico compreendendo pelo menos um entre um substrato, uma camada de primer no substrato e um HMC, a retirada do artigo óptico da solução e a evaporação do líquido em excesso do artigo óptico.

[0008] Igualmente, é aqui apresentado um método de criação de um artigo que envolve a combinação de um solvente orgânico (p. ex., heptano) e água deionizada (DI) para formar uma solução, a mistura de grafite na solução, a aplicação de sonicação na solução, a imersão do artigo na solução, a retirada do artigo da solução, revestindo assim pelo menos uma porção do artigo, e a evaporação do líquido em excesso do artigo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] As vantagens, a natureza e várias particularidades adicionais como aqui descrito irão aparecer mais na íntegra após consideração das modalidades ilustrativas a serem agora descritas em detalhe em conexão com os desenhos anexos. Nos desenhos, os números de referência iguais denotam componentes similares em todas as vistas.

[0010] A FIG. 1 ilustra um método de fabricação de um artigo óptico compreendendo pelo menos um alótropo de carbono, como aqui descrito.

[0011] A FIG. 2 mostra uma imagem ampliada de grafeno de múltiplas camadas.

[0012] A FIG. 3 mostra uma imagem ampliada de grafeno formado por refinamento por cisalhamento.

[0013] A FIG. 4 mostra uma imagem ampliada de refinamento por cisalhamento típico.

[0014] A FIG. 5 mostra uma imagem ampliada de grandes clusters de grafite expandida e pirolítica.

[0015] A FIG. 6A-C mostra (A) uma imagem ampliada de um revestimento de grafeno preparado por métodos revelados e espectros de Raman (B) e (C) correspondentes.

[0016] A FIG. 7A-B mostra (A) uma imagem ampliada de um revestimento de grafeno preparado por métodos revelados e (B) um espectro de Raman correspondente.

[0017] A FIG. 8A-B mostra (A) uma imagem ampliada de um revestimento de grafeno preparado por métodos revelados e (B) um espectro de Raman correspondente.

[0018] A FIG. 9A-B mostra (A) uma imagem ampliada de um revestimento de grafeno preparado por métodos revelados e (B) um espectro de Raman correspondente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA REVELAÇÃO

[0019] As palavras ou os termos aqui usados têm seu significado claro e comum no campo dessa revelação, exceto na medida explícita e claramente definida nessa revelação ou salvo exigência em contrário por parte do contexto específico de um significado diferente.

[0020] Se existir algum conflito nos usos de uma palavra ou um termo nessa revelação e em uma ou mais patentes ou outros documentos que possam ser incorporados a título de referência, devem ser adotadas as definições que são consistentes com essa especificação.

[0021] O artigo indefinido “um” significa um ou mais componentes, partes ou etapas que o artigo introduz.

[0022] Sempre que é revelada uma gama numérica de grau ou medição com um limite inferior e um limite superior, qualquer número e qualquer gama inseridos na gama também pretendem ser especificamente revelados. Por exemplo, qualquer gama de valores (na forma “de a a b” ou “de cerca de a a cerca de b” ou “de cerca de a a b”, “de aproximadamente a a b” e quaisquer expressões similares, onde “a” e “b” representam valores numéricos de grau ou medição) tem de ser compreendida como apresentando qualquer número e gama abrangidos na gama mais ampla de valores, e incluindo os próprios valores “a” e “b”.

[0023] Os termos, como por exemplo “primeiro”, “segundo”, “terceiro”, etc. podem ser atribuídos arbitrariamente e pretendem meramente diferenciar entre dois ou mais componentes, partes ou etapas que sejam de outro modo similares ou correspondentes em natureza, estrutura, função ou ação. Por exemplo, as palavras “primeiro” e “segundo” não servem nenhum outro propósito e não fazem parte do nome nem da descrição do nome seguinte ou dos termos descritivos. O simples uso do termo “primeiro” não requer que exista algum “segundo” componente, parte ou etapa similar ou correspondente. Similarmente, o simples uso da palavra “segundo” não requer que exista algum “primeiro” ou “terceiro” componente, parte ou etapa similar ou correspondente. Ademais, tem de ser compreendido que o simples uso do termo “primeiro” não requer que o elemento ou a etapa seja o primeiro em qualquer sequência, mas meramente que seja pelo menos um dos elementos ou etapas. Similarmente, o simples uso dos termos “primeiro” e “segundo” não requer necessariamente qualquer sequência. Conformemente, o simples uso desses termos não exclui elementos ou etapas intervenientes entre os “primeiros” e “segundos” elementos ou etapas, etc.

[0024] Nesse caso, o termo “lente” significa uma lente de vidro orgânica ou inorgânica, preferencialmente uma lente orgânica, compreendendo um substrato de lente tendo uma ou mais superfícies que podem ser revestidas com um ou mais revestimentos de várias naturezas. Como aqui usado, “lente em bruto” significa um meio transparente de uma curva de base conhecida, sem nenhuma potência, usado por laboratórios ópticos para gerar uma lente de óculos acabada com potências prescritas; é usado para lentes de visão única, bifocais e trifocais e lentes adicionais progressivas (PALs - Progressive Additional Lenses). Em um aspecto não limitado, os métodos do presente invento podem ser usados para preparar artigos e dispositivos tanto transparentes como não transparentes (ou seja, opacos).

[0025] A expressão “solvente orgânico” significa qualquer líquido à base de hidrocarboneto tendo tensão de superfície, densidade e/ou imiscibilidade adequadas em propriedades de água para o uso nas atuais modalidades. Os solventes orgânicos exemplificativos incluem hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos (p. ex., éter, éter de petróleo, pentano, hexano, hexanos, heptano, heptanos, octano, benzeno, tolueno, xilenos, etc., ou misturas dos mesmos).

[0026] Um artigo óptico e método de fabricação do artigo óptico são aqui descritos, configurados de acordo com princípios da revelação. O artigo óptico e processo aqui usados podem ser usados para qualquer tipo de lente oftálmica, como por exemplo lentes de óculos, óculos escuros e afins. Em uma modalidade específica, o artigo óptico pode ser usado para as lentes de óculos escuros ou para efeitos solares. A lente oftálmica pode ser uma lente polarizada. O artigo oftálmico pode ser formado por uma base óptica de plástico que corresponde ao substrato de lente ou à lente em bruto. O substrato pode ser um substrato hidrofóbico ou um substrato hidrofílico. Sem limitação a nenhuma teoria, o presente invento inclui igualmente dispositivos ópticos e métodos de fabricação de dispositivos ópticos. Os dispositivos ópticos podem incluir qualquer dispositivo que possa criar, manipular ou medir radiação eletromagnética, como por exemplo câmeras, binóculos, microscópios telescópios, lasers e afins. Em certas instâncias, um dispositivo óptico pode conter um artigo óptico, como por exemplo uma lente ou um artigo oftálmico. Em uma modalidade ilustrativa, podem ser usados substratos, como por exemplo os obtidos por (co)polimerização de dietilenoglicol bis alil carbonato, comercializados, por exemplo, com o nome CR-39® pela empresa PPG Industries (lentes ORMA® de ESSILOR), ou por polimerização de monômeros tio(met)acrílicos, como por exemplo os descritos no pedido de patente francês FR 2734827, ou politiouretanos. Esses substratos podem ser obtidos por polimerização de misturas desses monômeros, ou podem igualmente compreender misturas desses polímeros e (co)polímeros. Em outras modalidades, podem ser usados outros tipos de substratos de resina adequados. A lente pode compreender um HMC que possa compreender pelo menos uma camada que possa ser condutiva. Mais particularmente, o HMC pode compreender uma pluralidade de camadas, em que pelo menos uma delas possa compreender um alótropo de carbono. Em algumas modalidades, a lente pode compreender um revestimento antirreflexo (AR - Antireflection) que seja revestido em uma superfície exterior do HMC. A camada AR pode ter uma configuração de múltiplas camadas que inclua uma camada condutiva transparente. Em uma modalidade, a lente oftálmica tem uma primeira superfície côncava e uma segunda superfície convexa oposta.

[0027] Como descrito acima, pelo menos uma camada do HMC pode compreender pelo menos um alótropo de carbono, como por exemplo grafeno. Grafeno é uma camada única de átomos de carbono dispostos em um reticulado bidimensional, de escala atômica e hexagonal no qual um átomo forma cada vértice. Se trata do elemento estrutural básico de outros alótropos, incluindo grafite, carvão, nanotubos de carbono e fulerenos. O grafeno pode igualmente ser considerado como uma molécula aromática indefinidamente grande, o caso limitativo da família de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos planos. O comprimento de ligação carbono- carbono no grafeno é de ~0,142 nm. As camadas incluindo milhares de camadas de grafeno constituem a grafite. A grafite pode ser caracterizada em diversas formas que individualmente ou em conjunto contêm propriedades únicas. A grafite expandida normalmente contém menos camadas de grafeno tendo padrões cristalinos com fendas que podem fornecer resistência a danos térmicos e podem causar campos cromáticos. A grafite pirolítica ou o carbono pirolítico contém uma ligação covalente entre folhas de grafeno devido a imperfeições. Esse tipo de reticulação fornece condutividade térmica melhorada por grafite pirolítica, diamagnética à temperatura ambiente e absorção UV.

[0028] O grafeno é cerca de 207 vezes mais forte que o aço em peso, conduz calor e eletricidade eficazmente e tem uma elevada transparência óptica. O grafeno tem uma resistência à tração de cerca de 130 Gpa, um módulo de Young de 1 TPA e uma condutividade térmica de 500 a 600 W.m-1.K-1. O grafeno é igualmente um semicondutor de semimetal ou de zero fendas, permitindo ao mesmo apresentar uma alta mobilidade de elétrons à temperatura ambiente. Devido ao tamanho de nanoescala e às propriedades elétricas do grafeno, é possível para o grafeno polarizar luz. As propriedades elétricas do grafeno podem igualmente ser utilizadas para propriedades de lente antiestática. Em oposição ao ITO, o grafeno é mais flexível e capaz de suportar elevada tensão. O grafeno de camada única tem uma taxa de absorção de 2%, mas é possível vê-lo sob um microscópio de luz em SiO2/Si, devido a efeitos de interferência. Desse modo, as propriedades ópticas, mecânicas, térmicas e elétricas do grafeno são desejáveis para a incorporação em pelo menos um entre o substrato, uma camada de primer e o HMC de uma lente oftálmica.

[0029] O grafeno que é utilizado aqui para o HMC pode ser preparado por esfoliação, deposição química de vapor (CVD), dispersão de grafite ou outros métodos conhecidos na técnica antes de o mesmo ser incorporado em pelo menos uma camada de um HMC, na camada de primer ou no substrato. A CVD é vantajosa uma vez que permite o crescimento de grafeno em substratos padronizados por catalisador de metal. No método de dispersão de grafite, o grafeno pode ser preparado na fase líquida. Durante esse processo, a grafite é dispersada em um solvente orgânico tendo quase a mesma energia de superfície como a própria grafite para produzir uma solução. A solução é depois sonicada em um banho de ultrassom, ou uma voltagem pode ser aplicada na solução na ordem. Após a dispersão, a solução é depois centrifugada para eliminar quaisquer flocos de grafite mais espessos que restem. Esse método é útil para a preparação de quantidades maiores de grafeno em comparação com outros métodos de produção de grafeno e permite o aumento da produção de grafeno para usos industriais.

[0030] O grafeno pode ser incorporado em qualquer um entre uma camada de látex primária de uma lente oftálmica, por exemplo, ou na própria camada HMC ou no substrato, através de difusão, para reforçar as propriedades mecânicas do HMC, da camada de primer ou do substrato. A camada de primer é tipicamente revestida na superfície exterior do substrato e o HMC é depois revestido na camada de primer. A incorporação de grafeno em pelo menos uma porção de uma lente oftálmica, como descrito, pode ser usada para alterar ou efetuar uma mudança no índice de refração da superfície óptica da lente, se desejado. Em uma modalidade, o grafeno pode ser aplicado em uma superfície exterior do substrato antes do revestimento do substrato com um HMC ou outros revestimentos, como aqui descrito. Após o contato com pelo menos uma porção da lente oftálmica, o grafeno pode se difundir em qualquer um entre o substrato, a camada de primer ou o HMC de uma maneira uniforme usando o método de aplicação de grafeno na lente oftálmica aqui descrito. O grafeno que pode ser usado na lente oftálmica aqui descrito pode ser grafeno ultrafino. Por exemplo, o grafeno pode se encontrar na forma de um pó de nanopartículas, cada nanopartícula tendo um tamanho médio de cerca de 0,25 μm.

[0031] Em uma modalidade exemplificativa, um alótropo de carbono, como por exemplo grafeno, é incorporado em pelo menos uma camada do HMC, na camada de primer e no substrato. A camada compreendendo grafeno pode ter uma espessura inferior a cerca de 0,1 μm. Um perito na técnica irá perceber que podem ser contempladas outras espessuras da camada compreendendo o alótropo de carbono. Em outras modalidades, a espessura da camada compreendendo grafeno pode variar entre cerca de 0,1 nm e cerca de 150 nm, e mais particularmente entre cerca de 0,1 nm e cerca de 50 nm, dependendo da natureza da camada. Quando a camada compreendendo o alótropo de carbono tem uma espessura inferior a cerca de 0,1 nm, a camada compreendendo o alótropo de carbono pode não ter condutividade elétrica suficiente. Quando a camada condutiva tem uma espessura superior a cerca de 150 nm, a camada compreendendo o alótropo de carbono pode não permitir tipicamente as características de transparência e baixa absorção requeridas de uma lente oftálmica. Mais particularmente, a espessura da camada compreendendo um alótropo de carbono, como por exemplo grafeno, pode variar entre cerca de 0,1 nm e cerca de 30 nm, mais particularmente, entre cerca de 1 nm e cerca 20 nm, e ainda mais particularmente entre cerca de 1 nm e cerca de 10 nm. A camada compreendendo o alótropo de carbono pode ser constituída por uma espessura substancialmente uniforme.

[0032] Em uma modalidade exemplificativa, o alótropo de carbono, como por exemplo grafeno, pode ser dopado antes de ser aplicado na lente oftálmica ou pode permanecer não dopado. A vantagem de dopar o grafeno antes de o mesmo ser aplicado em pelo menos uma porção da lente é que as propriedades eletrônicas e a reatividade química do grafeno podem ser customizadas. Embora o grafeno tenha muitas propriedades vantajosas, como descrito acima, a dopagem do grafeno pode ser desejável para modificar algumas propriedades do grafeno, como por exemplo propriedades de alta resistência de folhas e banda proibida zero. A condutividade da camada de grafeno pode ser inferior se a mesma não for dopada, mas uma camada de grafeno não dopada pode ainda ser substancialmente eficaz para fornecer propriedades antiestáticas e outras propriedades térmicas, mecânicas e elétricas desejáveis a uma lente oftálmica.

[0033] O grafeno pode ser dopado através de um método de síntese direta ou um método de pós-tratamento. O método de síntese direta envolve a dopagem do grafeno durante a síntese de grafeno, como por exemplo durante a CVD de grafeno. O grafeno pode igualmente ser dopado durante uma etapa de pós-tratamento após a síntese de grafeno. A dopagem pós-tratamento de grafeno pode envolver dopagem a úmido ou dopagem a seco. A dopagem a úmido de grafeno pode ser alcançada por tratamento ácido, tratamento de cloreto de metal e revestimento de material orgânico na superfície de grafeno usando revestimento por imersão ou revestimento por rotação de uma solução contendo dopante. A dopagem a seco pode ser alcançada por formação de campo eletrostático, deposição por evaporação, tratamento térmico, tratamento por plasma e afins. A dopagem por transferência de carga é alcançada trocando elétrons entre dopantes e grafeno transferindo elétrons do grafeno para dopantes (grafeno tipo p) ou de dopantes para grafeno (grafeno tipo n). Desse modo, as propriedades eletrônicas e outras propriedades do grafeno podem ser modificadas controlando os parâmetros de dopagem, como por exemplo espécies dopantes, concentração e usando métodos de dopagem apropriados. Diferentes métodos de dopagem podem ser combinados para controlar mais os efeitos desejados.

[0034] A morfologia, a estrutura e a qualidade de uma camada HMC, camada de primer ou afins compreendendo grafeno podem ser avaliadas usando técnicas, como por exemplo, mas não se limitando a, microscopia de elétrons de varrimento (SEM - Scanning Electron Microscopy), microscopia de elétrons de transmissão de alta resolução (HRTEM - High-Resolution Transmission Electron Microscopy), Espectroscopia Raman, refletividade óptica, microscopia óptica, microscopia de elétrons de baixa energia (LEEM - Low-Energy Electron Microscopy), difração de baixa energia (LEED - Low-Energy Diffraction), microscopia de força atômica (AFM - Atomic Force Microscopy), microscopia de elétrons de transmissão (TEM - Transmission Electron Microscopy), microscopia de tunelamento de varrimento (STM - Scanning Tunnelling Microscopy), microscopia de fotoelétrons (PES - Photoelectron Microscopy), espectroscopia de fotoelétrons de ângulo resolvido (ARPES - Angle- Resolved Photoelectron Spectroscopy), microscópio de elétrons de fotoemissão (PEEM - PhotoEmission Electron Microscope), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS - X-ray Photoelectron Spectroscopy), software de análise de dados de imagem J, difração de elétrons de alta energia de reflexo (RHEED - Reflection High-Energy Electron Diffraction) ou videografia baseada em microscópio. Para a medição de transmitância óptica, podem ser usados UV-VIS. A elipsometria pode ser usada para testar a espessura do grafeno.

[0035] Outros exemplos de alótropos de carbono que podem ser usados na lente oftálmica em vez de grafeno podem ser nanotubos de carbono (CNTs), por exemplo. Os nanotubos de carbono, igualmente denominados buckytubes (nanotubos de fulereno), são moléculas de carbono cilíndricas com propriedades que as tornam potencialmente úteis em uma vasta variedade de aplicações (p. ex., nanoeletrônica, óptica, aplicações de materiais, etc.). Os mesmos exibem uma força extraordinária, propriedades elétricas únicas e são condutores eficientes de calor. Os nanotubos inorgânicos foram igualmente sintetizados. Um nanotubo é um membro da família estrutural de fulereno, que inclui igualmente buckyballs (futebolenos). Ao passo que as buckyballs têm um formato esférico, um nanotubo é cilíndrico, com somente uma extremidade tipicamente coberta com um hemisfério da estrutura de buckyball. Seu nome deriva do seu tamanho, uma vez que o diâmetro de um nanotubo se encontra na ordem de alguns nanômetros, embora possa ter até diversos centímetros de comprimento. Os nanotubos de carbono podem se encontrar na forma de nanotubos de parede única (SWNTs- Single-Walled Nanotubes) ou nanotubos de múltiplas paredes (MWNTs - Multi-Walled Nanotubes). Os MWNTs podem fornecer lentes oftálmicas com força mecânica melhorada. Em outras instâncias, o alótropo de carbono pode incluir nanografeno em forma de disco (DSNG - Disc-Shaped Nano-Graphene), grafeno de múltiplas camadas (MLG - Multi-Layer Graphene), grafeno de camada única (SLG - Single-Layer Graphene) e/ou nanocornetas de múltiplas paredes (MWNHs - Multi-Walled NanoHorns). As MWNHs podem oferecer lentes oftálmicas com condutividade elétrica melhorada. Sem limitação a nenhuma teoria, qualquer um dos alótropos de carbono incluídos pode ser incluído nas lentes oftálmicas do presente invento. Em alguns aspectos, qualquer um desses alótropos de carbono pode ser usado como um fortificante para beneficiar das propriedades resultantes da lente oftálmica final.

[0036] Os fulerenos são uma classe de alótropos de carbono na qual o carbono assume a forma de uma esfera, um elipsoide ou um tubo oco. Essa classe de materiais inclui nanotubos de carbono, buckyballs e nanobotões (nanobuds). Outros materiais que podem ser usados com a lente podem ser nanopartículas de ouro ou nanotubos de ouro (capas, esferas, hastes, etc.). Ainda outros tipos de alótropos de carbono que podem ser usados incluem alótropos de carbono de metal reforçado, como por exemplo, mas não se limitando a, nanocompósitos de metal-grafeno e compósitos de matriz de metal de nanotubo de carbono (CNT-MMCs - Carbon NanoTube Metal Matrix Composites), por exemplo.

[0037] Em outra modalidade, o alótropo de carbono do atual invento pode incluir grafeno transparente. O grafeno transparente pode ser como preparado na Patente U.S. N.° 8,722,442 aqui incorporada a título de referência. Uma camada de revestimento superior de grafeno transparente aplicada nos artigos ópticos do atual invento pode fornecer uma superfície de artigo tendo propriedades super-hidrofóbicas ou oleofóbicas melhoradas por meio do efeito de lótus. O efeito de lótus descreve as propriedades de autolimpeza que são um resultado de ultra-hidrofobicidade como exibido pelas folhas da flor de lótus. É igualmente antecipado nas atuais modalidades que um grafeno transparente contendo lente oftálmica pode ter propriedades super- hidrofóbicas ou oleofóbicas, de autolimpeza ou antiestáticas melhoradas que também podem ser reguladas individualmente ou em conjunto com outros alótropos de carbono pelos métodos aqui descritos.

[0038] Como ilustrado na Figura 1, é aqui revelado um método de fabricação de um artigo óptico compreendendo pelo menos um alótropo de carbono, como por exemplo, mas não se limitando a, grafeno, grafite, nanotubos de carbono, fulerenos e misturas dos mesmos, como aqui descrito. O processo de fabricação usado para fabricar o artigo óptico é um processo de revestimento por imersão similar ao revelado na Publicação de Patente US N.° 20130022739, aqui incorporada a título de referência. O processo pode ser modificado e adaptado, se desejado. Esse processo envolve uma primeira etapa 110 de adição em partes iguais de um solvente orgânico (p. ex., heptano) e água deionizada (DI) em um recipiente para formar uma solução. A solução pode ser alojada em um tanque ou outro recipiente. A relação de heptano para água DI pode ser ajustada, como desejado. Em uma modalidade, pode ser usada uma quantidade mínima de heptano para resultados ótimos.

[0039] O processo depois envolve uma etapa 120 seguinte de adição de pelo menos um alótropo de carbono à solução. Mais particularmente, essa etapa pode envolver a mistura na solução de uma pequena quantidade de pó de grafite de floco natural ultrafino. Por exemplo, pode ser usado 1 grama de pó de grafite por 1000 ml. Várias formas de pó de grafite ultrafino podem ser testadas para determinar que forma tem a melhor qualidade. Em seguida, o processo envolve uma etapa 130 seguinte de posicionamento do recipiente mantendo a solução em um banho ultrassônico e aplicando sonicação leve, por exemplo, de cerca de 5 segundos a cerca de 10 segundos em plena potência. A sonicação leve usada nessa etapa faz com que camadas finas de grafeno se reúnam na interface de heptano/água da solução. Essa etapa é seguida pela etapa 140 de preparação da superfície de um artigo óptico, como por exemplo um substrato de lente oftálmica. A superfície do substrato pode ser preparada ou modificada para ser hidrofóbica ou hidrofílica antes de a mesma ser imersa na solução, se desejado. Em uma modalidade, é importante que o substrato seja hidrofílico. Se o substrato ou HMC não for suficientemente hidrofílico, pode ser aplicado um tratamento de superfície ou uma aplicação de um silano hidrofílico, por exemplo, na superfície do substrato ou HMC para alcançar os resultados desejados. As propriedades hidrofílicas da superfície exterior do substrato ou do HMC são críticas para facilitar a aderência de grafeno ao substrato durante o processo de revestimento por imersão. Os efeitos de várias superfícies hidrofílicas, bem como métodos para aumentar ou diminuir a hidrofilicidade, podem ser variados, se desejado.

[0040] O processo depois envolve uma etapa 150 de inserção da lente oftálmica na solução e, em seguida, a etapa 160 de imersão total da lente oftálmica na solução entre cerca de 5 minutos e cerca de 10 minutos. Para permitir que a lente oftálmica seja imersa completamente e em segurança na solução, a lente oftálmica é ligada de forma amovível a um aparelho de revestimento por impulso lento ou imersão. Em um aspecto, a lente oftálmica pode ser imersa na solução a uma velocidade constante. O aparelho de revestimento por impulso lento ou imersão é usado para manter a lente oftálmica no devido lugar e para assegurar o revestimento de modo uniforme da superfície do substrato, da camada de primer ou do HMC com um revestimento substancialmente uniforme compreendendo o, pelo menos um, alótropo de carbono, como por exemplo grafeno.

[0041] O processo depois envolve a etapa 170 de retirada da lente oftálmica da solução ativando o aparelho de revestimento por impulso lento ou imersão. A velocidade na qual a lente oftálmica é removida da solução pode ser ajustada, como desejado. A taxa de velocidade da remoção da lente oftálmica pode variar entre cerca de 0,1 mm/s e cerca de 10 mm/s. Em um aspecto, a lente oftálmica pode ser retirada a uma velocidade de cerca de 0,7 mm/s. As definições de velocidade do aparelho de revestimento por impulso lento ou imersão podem ser variadas para alcançar os resultados desejados. À medida que a lente oftálmica é retirada da interface de heptano/água da solução, o grafeno se acumula na superfície do substrato, da camada de primer ou do HMC da lente oftálmica e forma uma camada fina de grafeno por deposição na superfície do substrato, da camada de primer ou do HMC enquanto é retirada da solução. Após o grafeno ser aplicado na, pelo menos uma, porção da lente oftálmica como um revestimento, o grafeno pode se difundir na lente oftálmica. A taxa de difusão de grafeno em qualquer parte da lente, por exemplo, o substrato, a camada de primer ou o HMC, pode ser determinada pelas propriedades polares de material no qual o grafeno está se difundindo. Em uma modalidade, a retirada da lente oftálmica da solução é realizada a uma velocidade constante para evitar quaisquer irregularidades no revestimento da lente oftálmica e para assegurar que a lente oftálmica é substancialmente revestida de modo uniforme com pelo menos uma camada de grafeno. A velocidade de retirada determina a espessura do revestimento. Uma remoção mais rápida fornece um material de revestimento mais espesso. A temperatura e a concentração da solução, bem como a taxa de imersão e retirada da lente oftálmica da solução, podem ser todas controladas por um usuário para alcançar os resultados desejados.

[0042] Após a lente oftálmica ser completamente retirada da solução, o processo envolve a etapa 180 de evaporação de qualquer líquido em excesso que permaneça na lente oftálmica permitindo que o líquido em excesso seja drenado da lente oftálmica e deixando que a lente oftálmica seque ao ar, mas em alguns aspectos sem muita secagem se for pretendido que a lente tenha um revestimento rígido. A lente ainda deve se encontrar úmida para permitir uma boa difusão do grafeno no revestimento rígido. Durante essa etapa de evaporação, o solvente pode evaporar do líquido, formando uma camada fina. A etapa de evaporação pode ser realizada em um ambiente de baixa umidade. Esse ambiente pode ajudar a aumentar a velocidade na qual o líquido em excesso evapora. Para solventes voláteis, como por exemplo álcoois, pode começar alguma evaporação durante a etapa de deposição ou revestimento. Em uma etapa 190 opcional, após a etapa de evaporação, a lente oftálmica pode ser revestida com látex primário ou um revestimento rígido usando um processo de revestimento rígido por imersão. Em um aspecto, o processo pode ser um processo contínuo, e as etapas podem ser realizadas diretamente umas após as outras. Para evitar a remoção de qualquer parte da camada de grafeno da lente oftálmica, o processo não envolve quaisquer etapas de lavagem.

[0043] Em uma modalidade exemplificativa, pode ser alcançado um efeito de polarização na lente oftálmica. A polarização da lente pode igualmente causar um efeito de cisalhamento a ser alcançado. Para atingir um efeito de polarização, como uma primeira etapa, usando o processo aqui descrito, uma ou mais camadas de grafeno podem ser revestidas na superfície do substrato, da camada de primer ou do HMC, de modo que as camadas sejam posicionadas para ficarem paralelas ou horizontais em relação à superfície, formando assim um primeiro conjunto de camadas de grafeno. Um “primeiro conjunto” de camadas de grafeno pode significar uma ou mais camadas de grafeno. As camadas podem depois secar ao ar, mas podem ser frágeis. Para proteger uma ou mais camadas de grafeno, as camadas podem ser revestidas com uma camada de primer para revestir uma ou mais camadas de grafeno.

[0044] A lente oftálmica é depois virada 90 graus em relação à superfície horizontal da solução, e o processo de revestimento de grafeno é repetido, como descrito acima, de modo que a(s) camada(s) sucessiva(s) de grafeno forme(m) um “segundo conjunto” de camadas de grafeno que são posicionadas na perpendicular ou na vertical em relação ao, ou em um relacionamento com o, primeiro conjunto de camadas de grafeno, formando assim um segundo conjunto de revestimentos de grafeno.

[0045] Além do invento aqui revelado ser útil para o melhoramento de artigos ópticos, como por exemplo uma lente oftálmica, o invento aqui revelado pode igualmente ser usado para muitas aplicações fora da indústria óptica, por exemplo, aplicações eletro-ópticas para outros tipos de revestimentos. Por exemplo, em algumas modalidades, as camadas espessas de grafeno ou múltiplas camadas de grafeno podem já não fornecer transparência óptica, mas podem ter outros usos que tirem proveito das propriedades elétricas invulgares e da força do grafeno. Desse modo, o processo de fabricação aqui descrito pode ser valioso para outras indústrias, por exemplo dispositivos eletrônicos, como por exemplo écrans táteis. Em um exemplo, o processo aqui descrito pode ser usado para criar artigos diferentes de lentes oftálmicas. Por exemplo, o método pode envolver a combinação de heptanos e água deionizada para formar uma solução, a mistura de pelo menos um alótropo de carbono, como por exemplo grafite, na solução, a aplicação da sonicação na solução, a imersão do artigo na solução, a retirada do artigo da solução, revestindo assim pelo menos uma porção do artigo, e a evaporação do líquido em excesso do artigo.

[0046] Os exemplos particulares revelados acima são somente ilustrativos, uma vez que o presente invento pode ser modificado e praticado de maneiras diferentes, mas equivalentes, evidentes para os peritos na técnica tendo o benefício dos ensinamentos aqui apresentados. Por consequência, é evidente que os exemplos ilustrativos particulares revelados acima podem ser alterados ou modificados e todas essas variações são consideradas dentro do escopo do presente invento.

[0047] Os vários elementos ou etapas de acordo com os elementos ou etapas revelados podem ser combinados vantajosamente ou praticados em conjunto em várias combinações ou subcombinações de elementos ou sequências de etapas para aumentar a eficiência e os benefícios que podem ser obtidos do invento.

[0048] Será reconhecido que uma ou mais das modalidades acima podem ser combinadas com uma ou mais outras modalidades, salvo indicação explícita em contrário.

[0049] O invento ilustrativamente aqui revelado pode ser adequadamente praticado na ausência de qualquer elemento ou etapa que não seja especificamente revelado ou reivindicado.

[0050] Ademais, não são pretendidas nenhumas limitações aos detalhes de construção, composição, desenho ou etapas aqui mostrados, para além do descrito nas reivindicações.

EXEMPLOS

[0051] O presente invento será descrito em maior detalhe através de exemplos específicos. Os exemplos seguintes são oferecidos somente para efeitos ilustrativos, e não pretendem limitar o invento de maneira alguma. Os peritos na técnica irão prontamente reconhecer uma variedade de parâmetros não críticos, que podem ser mudados ou modificados para produzir essencialmente os mesmos resultados. Por exemplo, qualquer substrato usado para a preparação de um artigo óptico pode ser usado nos exemplos seguintes.

[0052] O nanopó de grafeno (1 a 2 nm) foi obtido em SkySpring Nanomaterials, Inc. Houston, TX. A Espectroscopia Raman foi efetuada em um Espectrômetro Raman Dispersivo Nicolet Almega XR de Elétrons Térmico com um laser de 532 nm e um tamanho de ponto de 0,6 mm.

[0053] A lente revestida com grafeno foi preparada de acordo com as etapas seguintes. As lentes resultantes continham um ou mais benefícios e/ou melhoramentos incluindo performance mecânica melhorada (p. ex., ISTM e Sand Bayer), propriedades antiestáticas, propriedades hidrofóbicas e oleofóbicas, propriedades de isolamento de comprimento de onda e polarização, propriedades térmicas melhoradas e/ou propriedades antimicrobianas.

1. Pré-Tratamento da Lente

[0054] As lentes foram primeiro limpas por um processo de revestimento por imersão e depois revestidas com 1 mícron de camada de primer, quer A415 por um método de imersão quer A722 por um método de rotação. Em seguida, a superfície da lente foi tratada para aumentar a energia da superfície até ser comparável à do vidro para aderência CAS (Carbon Allotrope Solution - Solução de Alótropo de Carbono) durante uma etapa de revestimento do método de drenagem por a) revestimento da lente preparada com 100 a 400 nm de SiO2 em uma taxa de 0,8 a 1,4 nm/s por PVD sob vácuo (0,003 Pa) sem nenhuns gases passivos; b) exposição da camada de primer a tratamento por descarga de corona, plasma ou iões; ou c) uma combinação de ambos a) e b).

2. Esfoliação de Grafite

[0055] O nanopó de grafite imaculado suspenso (50 mg por 100 mL de heptano) foi misturado cuidadosamente à mão em uma garrafa de plástico (poly bottle). Em seguida, foi adicionado NaOH (10 mg por 1 mg de grafite) e a garrafa foi colocada em uma mesa de vibração durante 2 minutos e ainda ultrassonicada até ficar homogênea (p. ex., 60 a 180 minutos). Após a conclusão da sonicação, a mistura foi rapidamente transferida para frascos de centrifugação e centrifugados durante 10 minutos a 3500 rpm. O sobrenadante foi depois transferido para uma nova garrafa de plástico e armazenado à temperatura ambiente até ser necessário. A mistura deve ser ultrassonicada durante 10 minutos antes do uso para assegurar a homogeneidade. A FIG. 2 representa uma imagem ampliada (2500x) de um lote de esfoliação centrifugado durante 60 minutos para remover a maioria dos produtos de grafite deixando grafeno de múltiplas camadas isolado 200.

3. Refinamento do Grafeno

[0056] Uma porção da mistura homogênea da esfoliação de grafite foi adicionada a um primeiro béquer contendo heptano e água (1:4 vol/vol) mesmo acima da interface de solvente, pelo que a relação de mistura de grafite era de 1 mL por 10 mL de heptano. O béquer foi depois sonicado durante 60 minutos e depois pôde assentar durante 60 minutos. Uma lâmina de vidro foi submersa na perpendicular no banho e lentamente removida a 0,7 mm/s, e imediatamente, mas de modo lento, imersa de modo perpendicular à superfície do líquido em um segundo béquer contendo heptano e água (1:4 vol/vol) para cisalhar a camada de grafite da lâmina na interface de solvente. Para encher a interface com grafite, foram normalmente requeridas múltiplas lâminas (p. ex., 4 a 6). O segundo béquer foi depois sonicado durante 60 minutos e pôde assentar durante 60 minutos. Em seguida, lâminas de vidro limpas foram imersas no segundo béquer lentamente, removidas a 0,7 mm/s e imediatamente, mas de modo lento, imersas de modo perpendicular à superfície do líquido em um terceiro béquer contendo heptano e água (1:4 vol/vol) para cisalhar a camada de grafite da lâmina na interface de solvente. O terceiro béquer foi depois sonicado durante 60 minutos e pôde assentar durante 60 minutos. O material na interface de solvente do terceiro béquer foi solução de alótropo de carbono (CAS). A CAS foi depois removida por lâmina de vidro ou pipeta e colocada na interface de solvente do tanque de revestimento CAS. A FIG. 3 representa uma imagem ampliada (2000x) de grafeno formada por refinamento por cisalhamento. A FIG. 4 representa uma imagem ampliada de grafeno 200, grafite 202 e grafeno expandido 204 formados por refinamento por cisalhamento.

4a. Processo de Revestimento do Método de Drenagem

[0057] Uma lente foi adicionada a um banho de heptano e água DI (1:4 vol/vol) com o lado convexo para cima até à fase aquosa. A CAS foi depois adicionada à interface de heptano/água por cisalhamento de uma lâmina de vidro ou por pipeta. O banho foi depois ultrassonicado durante 5 minutos para orientar o grafeno na interface e forçar quaisquer contaminantes na água. O banho foi drenado de modo que a camada de interface, paralela à lente, recue e se mova pela lente a uma velocidade de 0,7 mm/s até a camada de heptano se encontrar abaixo da lente. Nesse momento, a lente revestida com CAS foi rapidamente transferida para uma etapa de revestimento rígido. Se puder secar, a lente não irá se difundir no revestimento rígido apropriadamente. A FIG. 5 representa uma imagem ampliada (5000x) de uma lente de vidro preparada pelo método de drenagem mostrando grandes clusters de grafite expandida e pirolítica.

4b. Processo de Revestimento por Impulso Lento

[0058] Uma lente foi adicionada a um banho de heptano e água DI (1:4 vol/vol) até à fase aquosa. A CAS foi depois adicionada à interface de heptano/água por cisalhamento de uma lâmina de vidro ou por pipeta. O banho foi depois ultrassonicado durante 5 minutos para orientar o grafeno na interface e forçar quaisquer contaminantes na água. A lente foi depois levantada através da camada CAS, perpendicular à camada, a uma velocidade de 0,7 mm/s, através da camada de heptano, e retirada do banho. Nesse momento, a lente revestida com CAS foi rapidamente transferida para uma etapa de revestimento rígido. Se puder secar, a lente não irá se difundir no revestimento rígido apropriadamente.

5. Revestimento Rígido e Cura

[0059] Uma lente revestida com CAS úmida foi imersa em um revestimento rígido a uma velocidade de revestimento por impulso lento designada. Durante a imersão, a camada CAS foi cisalhada e permaneceu na superfície do líquido de revestimento rígido. Foi importante que parte da lente não tenha sido imersa, como por exemplo o lado da lente, ou a camada CAS se teria desligado completamente da lente que seria difícil de realinhar. A lente foi depois lentamente retirada do revestimento rígido a uma velocidade correlacionada com a espessura de revestimento rígido desejada. A velocidade deve ser a mesma da velocidade de entrada. A velocidade de impulso lento é tipicamente de 0,5 a 3 mm/s. À medida que a lente foi lentamente puxada, a camada CAS se reuniu novamente por cima da camada de revestimento rígido. Dentro de segundos, a camada CAS irá se difundir no revestimento rígido. Depois de a lente ter clareado completamente o revestimento rígido, a lente pode ser curada a 100 °C durante 3 horas. Um fenômeno foi notado durante a cura de CAS sozinha; foram criados diferentes tipos (p. ex., grafeno, grafite, grafite expandida, grafite pirolítica) e relações de alótropos dependendo da velocidade de cura. Por exemplo, a secagem rápida tem tendência para criar um produto muito mais cristalizado como grafite pirolítica e nanografeno. É antecipado que a velocidade de cura por revestimento rígido pode afetar igualmente os alótropos de carbono criados.

6. Caracterização

[0060] Os revestimentos de grafeno foram caracterizados sob microscópio e por Espectroscopia Raman. A altura máxima Raman (ou seja, intensidade), a largura, a localização e o formato podem indicar particularidades estruturais importantes de uma determinada amostra. Um espectro de Raman de uma amostra de grafeno pode conter um pico perto de 1350 cm-1 referido como o modo D. Um aumento na intensidade representa um aumento na desordem (p. ex., grafeno imaculado não tem nenhum modo D). Um pico perto de 1583 cm-1 pode ser referido como uma banda G. A altura e a largura da banda G revelam tensão na amostra (p. ex., é desejado um pico estreito e alto). Um pico de banco D1 pode aparecer perto de 1620 cm-1 se estiverem presentes contaminantes na amostra. Todas as amostras grafíticas têm uma banda 2D perto de 2680 cm-1. O formato e a altura da banda 2D podem ser usados para determinar o número aproximado de camadas de grafeno na amostra. O número de camadas de grafeno pode ser estimado com base no valor de I(G)/I(2D). Por exemplo, I(G)/I(2D) = 0,2 ou menos é igual a uma camada; I(G)/I(2D) = 1 é igual a 10 camadas; e podem ser estimadas camadas aumentadas com base em medições de Raman publicadas de grafite, HOPG e grafeno.

[0061] Os revestimentos de grafeno preparados exibiram uma gama de alótropos de carbono e as relações podem ser ajustadas alterando as etapas de esfoliação, refinamento e secagem. Os seguintes alótropos de carbono foram identificados por Espectroscopia Raman e/ou microscópio: grafite expandida, grafite pirolítica ou carbono pirolítico, nanografeno em forma de disco (DSNG), grafeno de múltiplas camadas (MLG), grafeno de camada única (SLG) e/ou nanocornetas de múltiplas paredes (MWNH), nanotubos de múltiplas paredes (MWNT) e/ou nanotubos de parede única (SWNT).

[0062] A FIG. 6A representa uma imagem ampliada de uma lâmina de vidro preparada desde nanopó de grafeno esfoliado por ultrassonicação de 60 minutos e quatro passagens de refinamento de interface de superfície, revestido pelo método de drenagem e seco ao ar. A FIG 6B representa um espectro de Raman de uma área escura na FIG. 6A. É encontrada uma Banda 2D em 2683 cm-1 com intensidade relativa de 59,7 e é encontrada uma banda G em 1579 cm-1 com intensidade relativa de 133 para fornecer um I(G)/I(2D) = 2,27 e aproximadamente 39 camadas de grafeno. A Banda D forte é um sinal de uma estrutura altamente ordenada, mas com muitos defeitos. O espectro mostra uma combinação de grafite pirolítica, grafeno de múltiplas camadas (danificado) e possivelmente tubos e nanocornetas de carbono de múltiplas paredes. A FIG. 6C representa um espectro de Raman de uma área clara na FIG. 6A. É encontrada uma Banda 2D em 2688 cm-1 com uma intensidade relativa de 72,4 e é encontrada uma banda G em 1576 cm-1 com uma intensidade relativa de 164,4 para fornecer um I(G)/I(2D) = 2,24 e aproximadamente 33 camadas de grafeno. O espectro mostra uma combinação de grafite pirolítica, grafeno de múltiplas camadas (danificado) e possivelmente nanocornetas de carbono de múltiplas paredes e tubos. A área clara da amostra tem ligeiramente melhor ordem e menos danos que a área escura da amostra.

[0063] A FIG. 7A representa uma imagem ampliada de uma lâmina de vidro preparada desde nanopó de grafeno esfoliado por ultrassonicação de 60 minutos e duas passagens de refinamento de interface de superfície, revestido pelo método de drenagem e seco ao ar. A FIG. 7B representa um espectro de Raman de uma área clara na FIG. 7A. É encontrada uma Banda 2D em 2690 cm-1 com uma intensidade relativa de 156,2 e é encontrada uma banda G em 1572 cm-1 com uma intensidade relativa de 299,2 para fornecer um I(G)/I(2D) = 1,91 e aproximadamente 28 camadas de grafeno. O espectro é similar ao espectro na FIG. 6C, mas com menos camadas de grafeno e melhor estrutura.

[0064] A FIG. 8A representa uma imagem ampliada de uma lâmina de vidro preparada desde nanopó de grafeno esfoliado por ultrassonicação de 60 minutos com NaOH (5 mg/1 mL de heptano), centrifugado durante 60 minutos a 3500 rpm, decantado da pipeta de sobrenadante gotejada na lâmina de vidro e seco a 40 °C no forno durante 30 minutos. A FIG. 8B representa um espectro de Raman da FIG. 8A. É encontrada uma Banda 2D em 2690 cm-1 com uma intensidade relativa de 156,2 e é encontrada uma banda G em 1590 cm-1 com uma intensidade relativa de 300,9 para fornecer um I(G)/I(2D) = 1,92 e aproximadamente 28 camadas de grafeno. O espectro mostra uma mistura de alótropos de carbono, todavia a localização e o formato da banda G implicam uma estrutura de camada de grafeno melhorada.

[0065] A FIG. 9A representa uma imagem ampliada de uma lâmina de vidro preparada desde nanopó de grafeno esfoliado por ultrassonicação de 60 minutos com NaOH (5 mg/1 mL de heptano), centrifugado durante 60 minutos a 3500 rpm, decantado da pipeta de sobrenadante gotejada na lâmina de vidro e seco rapidamente a 200 °C no forno durante 15 segundos. A FIG. 9B representa um espectro de Raman da FIG. 9A. É encontrada uma Banda 2D em 2688 cm-1 com uma intensidade relativa de 50,5 e é encontrada uma banda G em 1574 cm-1 com uma intensidade relativa de 141,6 para fornecer um I(G)/I(2D) = 2,79 e aproximadamente 42 camadas de grafeno. O espectro mostra uma mistura de grafite pirolítica e DSNG (Nanografeno em forma de disco) devido à forma de Banda G e à nova localização do pico de banda 2D em comparação com outras amostras. O rebordo perto de 1600 cm-1 é um pico de banda D1 representando impurezas.

[0066] O processo mostrou criar mais alguns alótropos de carbono de valor. A modificação da técnica de esfoliação, do processo de refinamento e da secagem da camada CAS mostrou inesperadamente afetar a qualidade e a quantidade desses materiais.

[0067] A grafite pirolítica ou o carbono pirolítico é um material diamagnético à temperatura ambiente forte. A grafite pirolítica contém folhas de grafeno cristalizadas em ordem plana resultando em propriedades térmicas e mecânicas únicas. A grafite pirolítica tem sido usada para reforçar e melhorar as propriedades térmicas do plástico. A produção de grafite pirolítica tipicamente requer altas temperaturas, tornando o atual método potencialmente valioso como um processo “a frio”. As etapas de refinamento adicionais podem aumentar a quantidade de grafite pirolítica. Os tempos de secagem/cura mais rápidos da camada CAS aumentam a qualidade da grafite pirolítica.

[0068] A grafite expandida ou a grafite de flocos intumescentes pode ser preparada adicionando material intercalante entre as folhas de grafeno de grafite. A grafite expandida pode ser usada como um material de enchimento, de modo a fornecer propriedades condutivas, resistentes ao fogo e de proteção contra radiação aos materiais. A redução de etapas de refinamento e/ou a eliminação de etapas de centrifugação aumentam a quantidade de grafite expandida. A adição de materiais intercalantes pode igualmente aumentar a quantidade e a qualidade.

[0069] Pequenas quantidades de nanotubos de parede única e de múltiplas paredes e cornetas foram formadas durante a etapa de refinamento. Esses alótropos têm propriedades benéficas, como por exemplo absorção UV, condutividade elétrica, etc. Maiores quantidades de nanotubos e cornetas parecem estar conectadas a tempos de processo ultrassônico longos.

7. Testes de Performance

[0070] Os testes de performance foram realizados usando lentes Orma processadas com 150 nm de SiO2 por câmara de vácuo, camada CAS do método de drenagem e aproximadamente 3,50 mícrons de revestimento rígido Altius eM.

a) Performance mecânica

[0071] Testes de Aderência por via de Sombreado Cruzado (Cross-Hatch): Aprovado.

[0072] Sand Bayer: 3,81 (média), 7% de melhoramento em relação ao controle.

b) Performance Antiestática

[0073] Testes da Bola de Plasma: 50% de taxa de aprovação.

c) Performance Óptica

[0074] Transmissão: 90,5%, 2% de redução em relação ao controle.

[0075] Névoa: 0,61, um aumento de 0,31 em relação ao controle.

Claims

1. Dispositivo óptico, caracterizado pelo fato de que compreende: um artigo óptico tendo um substrato, uma camada de primer no substrato e um revestimento múltiplo rígido (HMC), em que o HMC compreende pelo menos uma camada, e em que pelo menos uma da camada de revestimento múltiplo rígido, a camada de primer ou substrato compreende pelo menos um alótropo de carbono que é absorvido por difusão, em que o alótropo de carbono é grafeno.

2. Dispositivo óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o grafeno se encontra na forma de nanopartículas de grafeno, cada nanopartícula correspondendo a cerca de 0,25 μm.

3. Dispositivo óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada compreendendo o, pelo menos um, alótropo de carbono tem uma espessura de cerca de 0,1 nm a cerca de 150 nm.

4. Dispositivo óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o artigo óptico é polarizado.

5. Método de fabricação de um dispositivo óptico, caracterizado pelo fato de que compreende: combinação de um solvente orgânico e água deionizada para formar uma solução; mistura na solução de pelo menos um alótropo de carbono; aplicação de sonicação na solução; imersão na solução de um artigo óptico compreendendo pelo menos um entre um substrato, uma camada de primer no substrato e um revestimento múltiplo rígido (HMC); retirada do artigo óptico da solução; e evaporação do líquido em excesso do artigo óptico, em que o alótropo de carbono é grafeno.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de retirada compreende ainda a retirada do artigo óptico da solução a uma velocidade constante.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda: durante a etapa de retirada, a difusão de grafeno em pelo menos um entre o substrato, a camada de primer e o HMC.

8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda, durante a etapa de retirada, o revestimento de pelo menos uma superfície exterior de pelo menos um entre o substrato, a camada de primer e o HMC com pelo menos uma primeira camada compreendendo grafeno.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda o revestimento de pelo menos uma superfície exterior de pelo menos um entre o substrato, a camada de primer e o HMC, de modo que a espessura da camada compreendendo grafeno seja de cerca de 0,1 nm a cerca de 150 nm.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda o revestimento da, pelo menos uma, primeira camada compreendendo grafeno com uma camada de primer.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda: imersão do artigo óptico na solução de modo que o artigo óptico seja posicionado em um ângulo substancialmente de 90 graus em uma superfície horizontal da solução e retirada do artigo óptico da solução de modo que pelo menos uma segunda camada compreendendo grafeno seja difundida em pelo menos um entre o substrato, a camada de primer e o HMC em uma posição substancialmente perpendicular em relação à primeira camada compreendendo grafeno para formar um artigo polarizado.