CN110218980B - 负折射率防晕眩太阳镜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种负折射率防晕眩太阳镜片及其制备方法。在太阳镜片上进行斜角蒸镀，镀膜倾斜式纳米柱，二维光子晶体纳米柱成周期性排列，从而制备出负折射率膜层，负折射率膜层里的光波皆为一致性平行性的等频线波峰，没有如同传统镀膜膜层里的各种反射交叉、各种副像成像焦距点，实现对入射光的强度、方向、相位、偏振调整设计。对于交通工具的摇晃、颠簸、旋转等某些入射光源，进行消除视野的副像偏离来防止视神经系统受到超限刺激，从而抵消或削弱对于过度运动、直线、角加速度、角减速度刺激产生的过量生物电紊乱地传导到大脑皮质的平衡中枢，达到缓解或预防晕车晕船的目的。
Description
技术领域
本发明属于太阳镜技术领域，尤其涉及一种负折射率防晕眩太阳镜片及其制备方法。
背景技术
传统防晕车防晕船方式多采用药物，主要为镇静止吐药，抑制中枢兴奋，缓解消化道痉挛，但这些药物多有作用慢、口干、嗜睡等副作用，而且疗效不理想。市场曾有一种耳后皮肤贴剂，为东莨菪缓释剂，可经皮肤渗透吸收，但仍不能消除该药物固有的副作用。
人体大脑产生晕眩主要是由于视野副像偏离与主像产生像差，导致与主像产生偏差偏离，从而影响视觉神经超刺激大脑皮质的平衡中枢形成晕眩症状。而视野副像的产生主要是由于入射光的二次反射或多次反射之后重新成像，造成与主像之间的角偏差或叫做像差。目前市面上缺少预防晕车晕船的光学物理性实体产品，无法消除视野的副像偏离来防止视神经系统受到超限刺激导致的晕眩，无法调节视觉神经与外界环境迅速达到平衡，导致视觉神经系统刺激大脑皮层的平衡中枢引起导体递质分泌紊乱，从而出现眩晕、出冷汗、恶心、呕吐等症状群。
发明内容
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明采用如下技术方案：
提供一种负折射率防晕眩太阳镜片，包括：镜片基片；所述镜片基片的正面和/或反面沉积有负折射率膜层，所述负折射率膜层包括：在所述镜片基片表面上长晶形成的一次弯折纳米柱及在所述一次弯折纳米柱的端部长晶形成的二次弯折纳米柱，所述一次弯折纳米柱及所述二次弯折纳米柱相互对称且所述一次弯折纳米柱与所述镜片基片之间具有一定的倾斜角度。
其中，所述一次弯折纳米柱与所述二次弯折纳米柱的材质为二氧化钛。
其中，所述一次弯折纳米柱与所述镜片基片法线之间的夹角α数值为65°＜α＜90°。
其中，所述一次弯折纳米柱及所述二次弯折纳米柱的长度为150nm，宽度为80nm。
本发明还提供一种负折射率防晕眩太阳镜片制备方法，包括：
调整镜片基片的方向，使所述镜片基片的法线与蒸发源蒸束流的方向之间具有一个倾斜角，记为夹角α；
所述蒸发源向所述镜片基片蒸发束流，所述镜片基片蒸镀以倾斜角α依沉积速率30nm/min～40nm/min静态沉积5～6分钟，在所述镜片基片上长晶形成一次弯折纳米柱；
当所述一次弯折纳米柱沉积至150nm时，驱动所述镜片基片旋转180°，依沉积速率30nm/min～40nm/min再静态沉积5～6分钟，在已形成的一次弯折纳米柱的顶端之上的对称方向继续长晶以形成150nm的二次弯折纳米柱。
其中，所述蒸发源向所述镜片基片蒸发束流的过程包括：利用磁偏转电子枪产生电子束轰击熔池内的二氧化钛蒸镀的镀膜块状材料使其气化，让二氧化钛以蒸束流蒸气方向沉积在所述镜片基片上。
其中，所述镜片基片与所述蒸发源之间的距离为50cm～70cm。
其中，所述镜片基片的法线与所述蒸发源蒸束流的方向之间的夹角α的数值范围为：65°＜α＜90°。
其中，所述镜片基片长晶温度为40℃～60℃，工作时真空度为1mPa～5mPa。
本发明所带来的有益效果：在太阳镜片上进行斜角蒸镀，镀膜倾斜式纳米柱，二维光子晶体纳米柱成周期性排列，从而制备出负折射率膜层，负折射率膜层里的光波皆为一致性平行性的等频线波峰，没有如同传统镀膜膜层里的各种反射交叉、各种副像成像焦距点，实现对入射光的强度、方向、相位、偏振调整设计。对于交通工具的摇晃、颠簸、旋转等某些入射光源，进行消除视野的副像偏离来防止视神经系统受到超限刺激，从而抵消或削弱对于过度运动、直线、角加速度、角减速度刺激产生的过量生物电紊乱地传导到大脑皮质的平衡中枢，达到缓解或预防晕车晕船的目的。
附图说明
图1是本发明倾斜角蒸镀负折射率膜层的机台示意图；
图2是本发明倾斜角蒸镀负折射率膜层的SEM照；
图3是本发明负折射率膜层周期性排列结构图；
图4是本发明太阳镜片的镜片基片在正面蒸镀负折射率膜层的结构示意图；
图5是本发明太阳镜片的镜片基片在反面蒸镀负折射率膜层的结构示意图；
图6是本发明太阳镜片的镜片基片在正、反两面均蒸镀负折射率膜层的结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。
如图1至6所示，在一些说明性的实施例中，提供一种负折射率防晕眩太阳镜片，包括：镜片基片1，镜片基片1上蒸镀有负折射率膜层2。可以在镜片基片1的正面沉积负折射率膜层2，或者在镜片基片1的反面沉积负折射率膜层2，亦或者在镜片基片1的正、反两面均沉积负折射率膜层2。
镜片基片包括但不仅限于如下：玻璃基材、CR-39、MR-8、树脂镜片基材。
负折射率膜层2包括：在镜片基片表面上长晶形成的一次弯折纳米柱及在一次弯折纳米柱的端部长晶形成的二次弯折纳米柱，即沉积出一次弯折纳米柱150nm之后，继续在原先的一次弯折纳米柱的顶端之上向原长晶方向的对称方向上继续长晶形成二次弯折纳米柱150nm，一次弯折纳米柱与镜片基片之间具有一定的倾斜角度。因此，一次弯折纳米柱及二次弯折纳米柱相互对称，对称线为经过一次弯折纳米柱与二次弯折纳米柱相接的位置且与镜片基片法线相垂直的一条直线。
其中，以电子轰击二氧化钛蒸镀的镀膜块状材料使其气化，然后让二氧化钛以蒸束流蒸气方向沉积在镜片基片上，因此，一次弯折纳米柱与二次弯折纳米柱的材质为二氧化钛。
其中，一次弯折纳米柱与镜片基片法线之间的夹角α数值为65°＜α＜90°。通过调整镜片基片的倾斜角度α角度与镜片基片法线形成65°～90°，让二氧化钛在自我遮蔽效应(self-shadowing effect)作用下，优先朝蒸气注入的方向生长纳米柱。
一次弯折纳米柱及二次弯折纳米柱的长度为150nm，宽度为80nm。长成的二氧化钛薄膜在二次弯折后总长度300nm，宽80nm，均在可见光波段下的纳米尺寸，然后以可见光波长介于380-780nm的光照射样品以测量其反射光学特性，结果发现在可见光波段会产生负折射，并确认反射特性的倏逝波并无反射现象，反而形成增益加强与法线同一侧的折射光波。
传统镜片的镀膜方式为镀膜膜层膜厚均匀性，本发明提出太阳镜片上进行斜角蒸镀镀膜法，镀膜倾斜式纳米柱，形成二维光子晶体纳米柱，且成周期性排列，从而制备出负折射率膜层。负折射率膜层里的光波皆为一致性平行性的等频线波峰，没有如同传统镀膜膜层里的各种反射交叉、各种副像成像焦距点，负折射率膜层光学原理为防止倏逝波反射，反而能使倏逝波增益增强出射波。
本发明在太阳镜片上采用超构材料负折射率镀膜膜层的光学新技术原理超表面光子晶体，实现对入射光的强度、方向、相位、偏振调整设计，对于交通工具的摇晃、颠簸、旋转等某些入射光源，进行消除视野的副像偏离来防止视神经系统受到超限刺激，从而抵消或削弱对于过度运动、直线、角加速度、角减速度刺激产生的过量生物电紊乱地传导到大脑皮质的平衡中枢，达到缓解或预防晕车晕船的目的。
光子晶体是用介电常数的介电材料来构成一个周期性的结构，由于布拉格散射的影响，在其中传播的电磁波就会受到调制而形成能带结构，这种能带结构叫做光子能带。光子能带之间可能出现的带隙，即光子带隙。对于那些频率落在光子带隙中的光子，在某些方向上是被严格禁止传播的。
本发明在太阳镜片上设计二维光子晶体负折射率镀膜膜层超表面，负折射率膜层光学特性与常规光学原理相反，常规的反射光叫做倏逝波，但负折射率膜层不会反射入射光反而会增益入射光倏逝波，故而能控制光子传输方向，防止入射光在镜片内反射造成的副像。
本发明还提供一种负折射率防晕眩太阳镜片制备方法，包括：
S1：调整镜片基片的位置和方向，使得镜片基片1与蒸发源之间的距离为50cm～70cm，使镜片基片的法线与蒸发源蒸束流的方向之间具有一个倾斜角，记为夹角α，镜片基片的法线与蒸发源蒸束流的方向之间的夹角α的数值范围为：65°＜α＜90°。
蒸发源包括：坩埚3、靶材4及熔池5。坩埚3通过循环水6进行冷却。
S2：蒸发源向镜片基片蒸发束流。镜片基片1长晶温度为40℃～60℃，蒸发源的蒸束流7的沉积速率为30nm/min～40nm/min,工作时真空度为1mPa～5mPa。
镜片基片蒸镀以倾斜角α依沉积速率30nm/min～40nm/min静态沉积5～6分钟，在镜片基片上长晶形成一次弯折纳米柱，一次弯折纳米柱与镜片基片1之间具有一定的倾斜角度。
S3：当一次弯折纳米柱沉积至150nm时，利用步进电机10驱动镜片基片1旋转180°，依沉积速率30nm/min～40nm/min再静态沉积5～6分钟，在已形成的一次弯折纳米柱的顶端之上的对称方向继续长晶以形成150nm的二次弯折纳米柱，即继续在原先的一次弯折纳米柱的顶端之上向原长晶方向的对称方向上继续长晶形成二次弯折纳米柱150nm，因此，此弯折的纳米柱总长度300nm，一次弯折纳米柱及二次弯折纳米柱相互对称，对称线为经过一次弯折纳米柱与二次弯折纳米柱相接的位置且与镜片基片1法线相垂直的一条直线。
蒸发源向镜片基片1蒸发束流的过程包括：利用磁偏转电子枪8产生电子束9轰击熔池5内的二氧化钛蒸镀的镀膜块状材料使其气化，让二氧化钛以蒸束流蒸气方向沉积在镜片基片1上。
斜角沉积蒸镀镀膜法是在真空中以倾斜角度将薄膜材料沉积在镜片基片上。先以电子束轰击二氧化钛蒸镀的镀膜块状材料使其气化，然后让二氧化钛以蒸束流蒸气方向沉积在镜片基片上，通过调整镜片基片的倾斜角度α角度与镜片基片法线形成65度～90度，让二氧化钛在自我遮蔽效应作用下，优先朝蒸气注入的方向生长成纳米柱。长成的二氧化钛薄膜在二次弯折后总长度300nm，宽80nm，均在可见光波段下的纳米尺寸，然后以可见光波长介于380nm-780nm的光照射样品以测量其反射光学特性，结果发现在可见光波段会产生负折射，并确认反射特性的倏逝波并无反射现象，反而形成增益加强与法线同一侧的折射光波。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
Claims (9)
1.负折射率防晕眩太阳镜片，其特征在于，包括：镜片基片；所述镜片基片的正面和/或反面沉积有负折射率膜层，所述负折射率膜层包括：在所述镜片基片表面上长晶形成的一次弯折纳米柱及在所述一次弯折纳米柱的端部长晶形成的二次弯折纳米柱，所述一次弯折纳米柱及所述二次弯折纳米柱相互对称且所述一次弯折纳米柱与所述镜片基片之间具有一定的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的负折射率防晕眩太阳镜片，其特征在于，所述一次弯折纳米柱与所述二次弯折纳米柱的材质为二氧化钛。
3.根据权利要求2所述的负折射率防晕眩太阳镜片，其特征在于，所述一次弯折纳米柱与所述镜片基片法线之间的夹角α数值为65°＜α＜90°。
4.根据权利要求3所述的负折射率防晕眩太阳镜片，其特征在于，所述一次弯折纳米柱及所述二次弯折纳米柱的长度为150nm，宽度为80nm。
5.负折射率防晕眩太阳镜片制备方法，其特征在于，包括：
调整镜片基片的方向，使所述镜片基片的法线与蒸发源蒸束流的方向之间具有一个倾斜角，记为夹角α；
所述蒸发源向所述镜片基片蒸发束流，所述镜片基片蒸镀以倾斜角α依沉积速率30nm/min～40nm/min静态沉积5～6分钟，在所述镜片基片上长晶形成一次弯折纳米柱；
当所述一次弯折纳米柱沉积至150nm时，驱动所述镜片基片旋转180°，依沉积速率30nm/min～40nm/min再静态沉积5～6分钟，在已形成的一次弯折纳米柱的顶端之上的对称方向继续长晶以形成150nm的二次弯折纳米柱。
6.根据权利要求5所述的负折射率防晕眩太阳镜片制备方法，其特征在于，所述蒸发源向所述镜片基片蒸发束流的过程包括：利用磁偏转电子枪产生电子束轰击熔池内的二氧化钛蒸镀的镀膜块状材料使其气化，让二氧化钛以蒸束流蒸气方向沉积在所述镜片基片上。
7.根据权利要求6所述的负折射率防晕眩太阳镜片制备方法，其特征在于，所述镜片基片与所述蒸发源之间的距离为50cm～70cm。
8.根据权利要求7所述的负折射率防晕眩太阳镜片制备方法，其特征在于，所述镜片基片的法线与所述蒸发源蒸束流的方向之间的夹角α的数值范围为：65°＜α＜90°。
9.根据权利要求8所述的负折射率防晕眩太阳镜片制备方法，其特征在于，所述镜片基片长晶温度为40℃～60℃，工作时真空度为1mPa～5mPa。
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