TWI292411B - Reduced temperature sensitive polymeric optical article and method of making same - Google Patents

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1292411 五、發明説明（1 ) 概括説來，本發明係關於聚合物光學物件之領域。更明 確地説，本發明是關於在廣泛範圍的溫度中，能維持穩定 的表現特質之聚合物光學物料及物件，如：塑膠透鏡。 塑膠透鏡和破璃透鏡通常在光學系統（如··照相機、顯微 鏡、望遠鏡及眼睛佩帶物品）中，係執行相同的功能。區分 塑膠鏡片和玻璃鏡片的兩個主要考量是成本以及光學穩定 度。塑膠透鏡的成本通常是相同玻璃透鏡的百分之一。另 一方面，關於溫度及溼度，玻璃透鏡的折射率穩定度一般 比塑膠透鏡好一百倍。 成本上的差異主要是來自製造兩種材料的方法及製造時 相關的溫度不同。塑膠透鏡一般在23(rc時，利用噴射鑄造 方法製造，並且其生產週期比玻璃透鏡快十倍。玻璃透鏡 大部份疋在625 C時，利用磨光、研磨或是壓鏵模法生產。 研磨及磨光需要密集的勞力，_在形成破璃時的高溫也 需要筇貴的铸模物料和大量的維修成本。 相對地，塑膠及玻璃在光學穩定性上的差異主要是來自 於基本的物質特性不同。當用塑膠透鏡代替玻璃透鏡時， 光學穩定性的差異會實質上地造成物件（例如·照相機）的 焦點和影像品質變化更大。我們所要的並且在技藝中仍待 突破的是-種具有玻璃的光學穩定性並以類似塑膠的方法 製造的物料。μ學塑膠物料（如：環缔類）對於澄度的折 射率穩定度已有長足的進步時，改良其關於溫度之折射率 穩定度仍具有空間。決定玻璃dn/dT的正負號及値之彼此 規爭的物質特性上研究也可找得，例如；盧森_，“则 297公釐） i張尺度適财s S家標準(CNS) A4規格 -4- 1292411 A7 _ B7 五、發明説明（2 ) -""" 所著” 一種新的研究玻璃折射率中熱學變化的方法"玻璃物 理化學Vol. 1，No.4 Aug。決定玻璃dn/dT的兩個競爭效力爲 產生負値的密度變化和產生正値的電子極化。玻璃物料的 淨dri/dT値端看哪種效力佔優勢。然而在光學塑膠中，由 於沒有電子極化的影響，所以所有未加入填料的物料均具 有負的dn/dT値。然而，Prod’homme所做的物件仍證明使 用具有正dn/dT値的類玻璃填料可以實質上改變加入填料 後塑膠複合材料之dn/dT値。 奈米微粒子填料已經被用來修正光學塑膠的折射率。藉 由使用遠小於可見光波長（400-700 nm)的填料（其不會散射 光），而使加入填料的塑膠仍然保留其透明度。WIP〇專利 WO97/10527敘述使用奈米微粒子來增加在眼科應用上之塑 膠的折射率。此外，敘述添加奈米粒子以增加塑膠折射率 的技術參考文獻包括C ·貝克，P.穆勒，Η ·史密茲，”具有 表面改性矽奈米微粒子的熱塑性奈米複合材料之光學及熱 機械的研究 ” SPIE Proceedings Vol· 3469，88-98 頁，July 1998 ;以及B.布勞恩，P.穆勒，Η·史密茲”氧化鋰奈米物 料在光學上的應用”SPIE Proceedings Vol 3469，124-132頁， July 1998。雖然這些參考文獻揭述使用奈米微粒子修正光 學塑膠的折射率，但是，他們並沒有討論關於溫度折射率 穩定度的問題，此需要奈米微粒子不同的一些特質。 在頒給M.伯克等人的美國專利6,020,419中，揭述了在以 樹脂爲基底的塗料中加入奈米微粒子填料來改善抗刮痕性 。頒給M.麥可斯基等人的美國專利5,726,247中，也敘述了 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1292411 A 7 B7 五、發明説明（3 ) 一種加入無機奈米微粒子的氟聚合物之保護性塗料。雖然 抗刮痕性在光學透鏡中很重要，但是，適合用在抗刮痕性 上的奈米微粒子非常不同於具有改進關於溫度折射率所需 要的特質之奈米微粒子。 頒給J.H.懷特的美國專利3,915,924中敘述一種爲了填補 空洞而加入奈米微粒子的透明物料。頒給Η.史密茲等人的 美國專利5,910,522敘述了 一種光學元件使用的黏著劑，其 包含奈米大小的無機粒子，在高溫下能降低熱膨脹以及改 ‘進結構特質。雖然這些專利中敘述的發明呈現了在技藝上 的一些進步，但是，沒有任何一個對修正後塑膠物料的特 定光學性質作出説明，特別是關於溫度敏感相關的特性。 WIPO專利W09961383al揭示一種具有多層結構的光學系 統之製造方法，其中至少有一層包含奈米微粒子填料，使 得此層具有不同於基質的折射率，以製造一 擾濾鏡或是 一抗反射層。很明顯地，此項專利説明了另外一種形式的 折射率修正，但其並不涉及關於溫度折射率的穩定度。 熟習此項技藝者了解，大小遠小於可見光波長之奈米微 粒子有很多的物料種類可以選擇。代表性的物料可以向， 如：Nanophase Technologies Corporation 及 Nanomaterials Research Corporation等取得。藉由選擇奈米微粒子係基於 特性而非折射率，我們的經驗指出修正塑膠其他光學性質 是可行的。 雖然有人數度嘗試利用奈米微粒子去修正塑膠的特性， 但是要使生成的光學塑膠物件既具有對溫度穩定的光學特 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1292411 A7

、Λ、保冑$要的操作特徵，這個 因此，在此技藝中仍炊需要且古圖並》又有成功。 性之光學、要八有關於溫度穩定的光學特 九予塑膠物件(如：透鏡)及其製造方法。 因此本發明目的之一是提一 學奈米複合材^ 溫度敏感之光 本發明的另一目的是提供_ 祛_ —、m 種在廣尤範圍溫度中仍然維 持％疋I光學物件，如：塑膠透鏡。 :發：的再一目的是提供_種具有減弱溫度敏感之 物件二製造方法。 本發明中的光學物件之特徵爲所選擇的奈米微粒子係分 散於王要塑膠物料中，此塑膠物料具有和奈米微粒子填料 方向相反的溫度敏感光學向量。 要達成本發明的上述這些以及其他的目#、特徵和優點 本發明的一怨樣係提供了一種減弱溫度敏感奈米複合材 料 < 光學物件，其包括：具有溫度敏感光學向量χι的主要 聚合物物料以及分散於該聚合物物料中並丑有溫度敏感向 量h的奈米微粒子物料。其中Χι方向與&相反。 本發明中另一態樣係提供了 一個減弱溫度敏感光學物件 的製造方法，包含步骤： (a)選擇具有溫度敏感光學向量Χι的主要聚合物塑膠物 料和有溫度敏感光學向量X2之奈米微粒子物料，其中〜方 向與X2相反； (b)分散該奈米微粒子於該主要聚合物中形成奈米複合 材料；及 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1292411 A7 _______B7 五、發明説明（5 ) (C)將該奈米複合材料鑄成上述具有減弱溫度敏感性之 光學物件。 因此，相較於現今的發展，本發明有很多妤處，包括（i) 產生的奈米複合材料有大幅降低的化/(1丁値（關於溫度，折 射率的變化）；（2 )由此複合材料製成的透鏡，在整個所給 的溫度範圍内有較穩定的焦距；（3)含減量奈米微粒子的奈 米複合材料仍可以達到低dn/dT値；（4)奈米複合材料的黏 著性沒有明顯高於做爲基質的塑膠，所以一般的塑膠加工 技術仍可以利用；及，（5)此奈米複合材料具有改進過的阻 擔性質，所以關於溼度折射率的變化値比基質塑膠小。 和下列的敘述以及圖式一起參考更能凸顯本發明上述及 其他的目的、特徵及優點，其中儘可能地使用了相同的參 考號碼以指出在各個圖中的相同特徵，其中： 圖1爲一個塑膠透鏡，由於溫度改變所產生的焦距變化範 圍和折射率變化； 圖2a表示一個由奈米複合材料製成的透鏡，其具有，關 於溫度的較佳折射率穩定度以及由於溫度改變所產生較小 的焦距變化範圍； 圖2b表示在餺成光學物件以前，奈米複合材料的代表圖； 圖3是製造此具有改良折設率穩定度的光學塑膠物件之方 法的方塊圖； 圖4是以混料方式製造此奈米複合材料的方法的流程圖·， 及， 圖5是利用溶劑分散方式製造奈米複合材料的方法的流程 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1292411 A7 __________B7 五、發明説明（6 ) ' ----一^' 圖。 首先參考圖1，大家都知道典型先前技藝所製造的透鏡， 其焦距會隨著溫度(T)不同而有明顯的差別。焦距和折設率 之間的關係可由下列公式得知 f:=R/(n-1)； 公式1 -其中f爲入射光3通過透鏡丨並在焦點5上聚焦時所產生透鏡 1的焦距；R爲透鏡的曲率半徑（radius 〇f如丨咖surface) ;n則爲透鏡材料的折射率。 在照相機鏡頭（未標出）的例子中，先拍攝熱帶島嶼稍後 再拍積雪的鬲山，使用時的溫度範圍很輕易就會是5〇Ό。 假如透鏡1有10 mm的半徑而且以，例如：聚甲基丙烯酸甲 酯製成，其折射率在室溫下爲1 492，焦距（·由上述公Si計 算）爲 20.325 mm。 一般先則技藝的透鏡1包含從表一中選擇的塑膠材料，其 在操作溫度的範圍下，折射率變化（(111)爲〇 〇〇55，而焦點5 的變化k公式1中可得其爲〇 225或是1 %，其可以焦距7的 變化表示（圖1 )。熟習此項技藝者會了解在整個操作溫度範 圍下，由此透鏡1所生成影像的影像品質會因爲焦點（品質） 變化而不一致。 現在請參照圖2 a ,圖示爲在本發明中使用的減弱溫度敏 感奈米複合材料光學物件或透鏡1〇。依據圖2a，此奈米複 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 1292411 A7 B7 五、發明説明（7 ) - 口材料光子物件或透鏡丨〇是由主要塑膠物料丨6以及所挑選 出分散於主要塑膠物料16之奈米微粒子所組成。主要聚合 物物料1 6可以是熱塑性或是熱固性物質。對本發明很重要 的是主要聚合物物料是基於預定溫度敏感光學向量^，例 如：折射率η來選擇。相同的，分散於主要聚合物物料16 中的奈米微粒子則是依據對應的預設溫度敏感光學向量& (特別是折射率）選擇。在這個例子中，溫度敏感光學向量 Xi*x2的足義是有關溫度變化（dT)時，主要聚合物物料16 和奈米微粒子各自的折射率變化（dn)。對我們的發明更重 要的是Xi方向與X2相反。小心的選擇具有dn/dT(即：關於 概度折射率的變化率）符號係爲方向與主要聚合物物料i 6的 dn/dT相反之奈米微粒子，藉此，只加入相對少量的奈米 微粒子而大幅降低所生產奈米複合材料的dn/dTMi是可行 的。由此，奈米複合材料的黏著性不會大大地增加，而且 製造方法的特質會相近於其他的光學塑膠。結果，在整個 使用溫度範圍下，產生的光學奈米複合材料透鏡1〇所具有 的焦距範圍1 2 (圖2 a)遠小於圖i中用先前技藝製成的透鏡i 所續示的焦距範圍。根據表一和表二，列出數種包含本發 明所使用的奈米複合材料之主要聚合物物料（塑膠）以及無 機奈米微粒子填料的選擇之dn/dT値。 . -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1292411 A7 B7 五、發明説明（9 ) 溴化_ -42 氣化_ -36 氟化鉀 -23 破化卸 -45 磷酸鈦神 12 硼酸鐘 - 7 氟化鐘 -17 破酸鋰 -80 鋁酸鎂 9 氧化鎂 19 溴化鈉 -40 氣化納 -35 氟化納 -13 碘化納 -50 氧化矽 -5 石英 12 氧化碲 9 一氧化敛 -1 氧化釔 8 硫化鋅 49 除了主要聚合物物料16及奈米微粒子的dn/dT値相反外 ，本發明對奈米微粒子也仔細考量其他條件以製造本發明 使用的新穎有用和不明顯的光學奈米複合材料，例如 -12-

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所考慮波長下奈米微粒子仍爲透明以維持高度的光傳輸。 此外，也可取得粒子大小小於40nma防止光散射的奈米微 粒子，取好是粒子大小小於2〇 nm。再者，也有可能分散奈 米微粒子到基質或主要塑膠中，而不產生大量、超過4〇 nm 而會散射光的結塊或是空洞。圖2b表示分散在主要塑膠物 料16内的奈米微粒子14的典型圖15。其顯示奈米微粒子 14是平均分散於整個主要物料16中。奈米微粒子14並無較 大的結塊和空洞隨之發生。此外，奈米微粒子以及爲了改 善分散性而對奈米微粒子所做的任何相關表面處理的成本 也夠低’所以光學塑膠物件的總成本還是遠低於玻璃物件。 如表一和表二所示，有很多無機物料的dn/dTM|和主要 聚合物物料之正負號是相反的。因此，具有關於溫度有明 顯地改進折射率穩定度之奈米複合材料可以藉由將選擇的 奈米微粒子分散於主要聚合物物料16中生成，此兩種物料 具有正負號相反的d n/dT値 根據本發明的另一態樣，減弱溫度敏感光學物件或透鏡1〇 (如上所述）的製造方法包括了選擇主要聚合物物料16的步 驟，該主要聚合物物料係如同在表一中所敘述之一者。如上 所述’依據本發明所選擇的主要聚合物物料16具有溫度敏 感光學向量Xl或是dn/dT値。選擇一種奈米微粒子（表2)並 將其分散於主要塑膠物料丨6中。根據本發明，選擇的奈米 微粒子物料必需有一共存之對應溫度敏感光學向量心。此 外’對本發明更重要的是x i方向與X2相反，即：兩者中一 個爲正，另一個爲負。一旦選擇了奈米微粒子物料後，可 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

▲ 1292411 A7 ____ B7 五、發明説明（11 ) 利用適當的分散技術如：混料或是溶劑分散，將其分散於 主要物料16中。一旦將奈米微粒子分散於主要聚合物物料 16中，即形成奈米複合材料。此奈米複合材料即可以用來 製造一系列的具有減弱的光學敏感度之光學物件，例如本 發明中使用的透鏡1 0。 參照圖3，其描述了使用在光學物件（例如：透鏡ι〇)上， 具有降低的dn/dT値的奈米複合材料製造方法2〇之圖。首 先主要聚合塑膠物料22的選擇係基於光學、結構和熱設計 •的考量，如：透射率（％)、霧霾度（％)、折射率、固定溫度 下的屈服強度、衝擊強度、抗刮痕性和玻離轉移溫度等等 。苐一奈米微粒子2 4的選擇較佳是以d n / d T値、在所考慮 波長區段下的透明度、粒子大小、成本及取得的方便性來 選擇。如同在本發明中所揭示，選擇適當的奈米微粒子物 料必頊選擇具有和使用的主要塑膠物料符號相反的d n / d τ 之物料，並且平均粒子大小小於4〇 nm。第三奈米微粒子 較佳是以分散2 6到主要物料中之方式（雖然其他的混合方法 也可以使用，如：輥磨法）。分散法2 6較佳是以混料方式進 行（參考圖4)(雖然溶劑分散法（參考圖5 )也會有不錯的結果 )。第四將光學性質修正後之物料28鑄成光學物件或是本發 明使用的透鏡1 〇。 參考圖4和圖5，以圖形表示兩種將奈米微粒子分散於主 要物料的方法。根據圖4，其説明藉由混料法3 2的分散方 法之大鋼。在混料法3 2中，將所選擇的奈米微粒子3 6和主 要物料3 4的粒料送到混料機4 0，例如：雙螺旋擠塑器或是 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1292411

A B 五、發明説明（12 法瑞爾連續混合機。完成混料4 〇後，將光學性質修正物料 粒化42 ’以用於噴射鑄造機器（未標示）。如圖4和圖5所示 ’有可能需要分別做表面處理3 8和52讓奈米微粒子36可以 和主要物料3 4相合。熟習此項技藝者了解此種處理劑可以 直接用在奈米微粒子3 6上或是當做添加劑和奈米微粒子3 6 以及主要物料3 4 —起送入到混料機器4 0中 根據圖5，在以溶劑爲基礎的分散方法4 4中，混合5 6此 兩種溶劑溶液之前，先將選擇的主要塑膠物料46和奈米微 粒子48各自分散於溶劑50和54中。所選擇的奈米微粒子 4 8較佳是暴露於中間體溶劑分散步驟5 4以確保可以得到良 好的分散效果並且破壞所有的結塊。在步驟5 6將兩種溶劑 溶液混合一起後，在步驟5 8移除溶劑並且將光學性質修正 物料粒化60，以用於噴射鑄造機器（未標示）。 依照此兩種製造光學性質修正物料的技術，結果得到塑 膠粒料包含如圖2b所示完全分散的奈米微粒子並且包含足 夠的奈米微粒子量去達到所要降低的dn/dT値。 噴射鑄法、壓鑄模法及鑄造爲三種製造本發明中使用的 光學物件10較好的方法（參見圖3步驟28)。 在較佳實施例中，製造丨〇的奈米複合材料光學物件包含 從熱塑性和熱固性組成的物料群中選出的主要聚合物物料 。使用在光學物件中的熱塑性物料包括：聚甲基丙晞酸甲 醋、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚颯、環烯以及所列出物料的 混合物和共聚物。使用在光學物件上的熱固性物料包括： 二晞丙基乙二醇碳酸酯（diaiiyi giyc〇icarb〇nate)、環氧化物 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 1292411 A7 |____ Β7 S、發明説明（13~~~ " ~ 及熱固性聚酯類。 一般在本發明考量内所製造10降低dn/dT値的物件爲單 純的透鏡、透鏡系列、眼科用透鏡、窗户鑲嵌玻璃、光纖 、數位成像器之玻璃蓋、數位成像器之顯微鏡以及其他相 似的光學裝置。 熟習此項技藝者了解，根據本發明的方法，修正主要物 料之光學性質是藉由降低奈米複合材料的dn/dTi達到。 在我們的較佳實施例中，係經由分散具有和基質塑膠相反 /符號的dn/dT値之奈米微粒子物料方式而達到這個目的。 實例1 . 上面所提及降低光學塑膠dn/dT値的步驟作爲示範性例 子如下 ： 聚甲基丙烯酸甲酯奈米複合光學塑膠包括主要物料聚甲 基丙#酸甲酯，其具有溫度敏感光學向量Xl ;以及奈米粒 子氧化鎂，其具有溫度敏感光學向量X2並且分散於主要物 料聚甲基丙#酸甲酯中。根據本發明的條件限制，x i方向 和X 2相反。 更特定言之，主要物料聚甲基丙晞酸甲酯隨著奈米粒子 氧化鎂的加入而修正了其光學性質。主要物料聚甲基丙晞 酸甲酯具有如表一所示大約爲-110E-6/°C的dn/dT値。氧 化鎂的d n/ d T値約爲+ 19E- 6 / °C。1 〇 nm大小的氧化鍰奈米 微粒子可向Nano Material Research取得。在包含可見光區 段的0.35-6· 8微米的區段中，氧化鎂爲透明的。要將主要物 料聚甲基丙烯酸甲酯之dn/dT値降低50%，所需要的氧化 -16 - ^紙張尺度適财S ®轉準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1292411 A7 B7 五、發明説明（14 ) 鎂奈米粒子的體積百分比，可利用下列公式2，以體積計算 得知 ν50 =0·5(γρ/γρ-γη) 公式2 其中vw爲要降低奈米複合材料的dn/dT値成爲主要塑膠物 料的5 0%所需要的奈米微粒子的體積百分比；γρ爲主要塑膠 物料的dn/dT値（參考圖1) ; 丫:^爲奈米微粒子的dn/dT値。 用於組合聚甲基丙烯酸曱酯和氧化鎂時，要降低奈米複 合材料的d n / d T値成爲聚甲基丙晞酸甲酯的5 0 %所需要的 奈米粒子的體積百分比大約爲42%。 參考圖4，氧化鎂混合到聚曱基丙烯酸曱酯中，在此種狀 況下，奈米微粒子1 0重量％的相容劑添加物（得自Avecia Ltd·的Solsperse 21000)和聚甲基丙晞酸甲酯粒料一起加入 混和以幫助分散氧化鎂奈米微粒子。混料在雙螺旋擠壓器 中完成。然後將混料產生的粒料鑄成透鏡。在掃描式電子 顯微鏡下，奈米微粒子在透鏡中產生的分散情況相當良好。 實例2 另外一種方式中，上述的奈米複合材料是以如圖5所示的 溶劑爲基底的分散方法製備，以甲苯或是二甲苯。此種以 溶劑爲基底的分散分法已經成功的用在很多種類的聚合物 (聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙締、聚碳酸酯及環烯類）以及 奈米微粒子（二氧化鈥、氧化鎂以及氧化鋅）上。奈米微粒 子的分散係在研磨機中完成並破壞結塊，結果可以產生分 -17- 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1292411 A7 ____B7 五、發明説明（15 ) 散良妤的溶液。 再次參照圖5，溶劑的移除5 8可以在眞空中以中等的溫 度來達成。接著，將乾燥過的物料送入擠壓器中形成粒料 。利用實例1中的方法，將這些粒料進行噴射铸法鑄成光學 物件。 實例3 在另外的例子中，主要物料聚碳酸酯加入氧化鋁奈米微 粒子進行光學性修正。聚碳酸酯具有如表一所示大約爲-114E-6厂C 的 dn/dT 値。氧化鋁的 dn/dT 約爲 + 14E-6/°C。 3 7 nm大小的氧化铭奈米微粒子可向Kemco International Associates取得。在包含可見光區段的o.i9-5.0微米的區段 中，氧化鋁爲透明的。要將主要物料聚碳酸酯之dn/dT値 降低5 0 %。所需要的氧化鋁奈米微粒子的體積百分比，可 利用下列公式2，基於體積計算得知 v5〇 =〇 · 5 (γρ/γρ-γπ) 公式2 其中v5G爲要降低奈米複合材料的dn/dT値成爲主要塑膠物 料的50%所需要的奈米微粒子的體積百分比；γΡ爲主要物 料的dn/dT値（參考圖1) ; γη爲奈米微粒子的dn/dT値。 用於組合聚碳酸酯和氧化鋁時，要降低奈米複合材料的 dn/dT値成爲聚碳酸酯的dn/dT値的50%所需要的奈米微 粒子的體積百分比大約爲4 5 %。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1292411 A7 B7 五、發明説明（16 ) 實例4 在另外的例子中，主要物料聚苯乙烯加入氧化鋁奈米微 粒子進行光學性修正，聚苯乙#具有如表一所示大約爲-127E-6厂C的dn/dT値。氧化鋁的dn/dT約爲+ 14E_6TC。 37 nm大小的乳化链奈米微粒子可向Kemco International Associates取得。在包含可見光區段的〇. 19-5.0微米的區段 中，氧化鋁爲透明的。要將主要物料聚苯乙烯之化^丁値 降低50%所需要的氧化鋁奈米微粒子的體積百分比，可利 •用下列公式2，基於體積計算得知 ν50 =〇.5(γρ/γρ-γη) 公式2 其中vw爲要降低奈米複合材料的dn/dT値成爲主要塑膠物 料的50%所需要的奈米微粒子的體積百分比；γρ爲主要塑膠 物料的dn/dT値（參考圖1) ; γη爲奈米微粒子的仏“丁値。 用在組合聚苯乙烯和氧化鋁時，要降低奈米複合材料的 d n / d Τ値成爲聚苯乙烯的d n / d Τ値的5 0 %所需要的奈米微 粒子的體積百分比大約爲4 5 % 實例5 在另外的例子中，主要物料環缔均相聚合物加入氧化鍰 奈米微粒子進行光學性修正。環晞均相聚合物具有如表一 所示大約爲-110E- 6 / C的d n / d T値。氧化摸的（j n / d T約爲 + 14E-6/°C。10 nm大小的氧化鎂奈米微粒子可向Kemc〇 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） A7 B7 1292411 五、發明説明（17 )

International Associates取得。在包含可見光區段的0.35-6.8 微米的區段中，氧化鎂爲透明的。要將主要物料環烯均相 聚合物之dn/dT値降低50%所需要的氧化鎂奈米微粒子的 體積百分比，可利用下列公式2，基於體積計算得知 v5〇 =〇 . 5 (γρ/γρ-γη) 公式2 •其中v5G爲要降低奈米複合材料的dn/dT値成爲主要塑膠物 料的50% ’所需要的奈米微粒子的體積百分比；γρ爲主要 塑膠物料的dn/dT値（參考圖1) ; γη爲奈米微粒子的dn/dT 値0 用在組合環烯均相聚合物和氧化鎂時，要降低奈米複合 材料的d n / d T値成爲環晞均相聚合物的d n / d T値的5 0 %所 需要的奈米微粒子的體積百分比大約爲4 3 %。 溫度敏感光學向量Xl以及溫度敏感光學向量χ2爲折射率。 光學塑膠透鏡的主要塑膠物料是從由聚甲基丙晞酸甲酯 、聚碳酸酯、聚苯乙晞、聚颯和環烯類組成之群中選擇。 光學塑膠透鏡中的奈米微粒子所包括的物料是由下列物 料組成之群中選擇：氧化鋁、AL0N、氧化鈹、碳酸躬、磷 酸鈦鉀、鋁酸鎂、氧化鎂、石英、氧化碲和氧化釔。 溫度敏感光學向量Xi爲大於100 X 1〇_6/°C的負値，並且該 溫度敏感光學向量X2具有大於6x 1CT6/°C的正値。 -20- 本紙張尺度適用巾國國家料(CNS) A4規格(21G X 297公發了

Claims (1)

12924_27666號專利申請案 έ88 中文申請專利範同聲袭本(96年元月)S ， 「、申請專利範^ β4賢正 1 · 一種減弱溫度敏感奈米複合材料的光學物件，其包括· 一種具有溫度敏感光學向量X1之主要聚合物物料以及分 散於該主要聚合物物料中且具有溫度敏感光學向量X2之 今米微=子，其中該溫度敏感光學向量、與該溫】敏2感 光學向量X2方向相反；其中該溫度敏感光學向量XI和h ，各自定義為對於溫度的變化，該主要聚合物物料和該 奈米微粒子物料的折射率變化；其中該溫度敏感光學向 量XI為一大於或等之負值且心為二大二或 等於6xl〇·6广c之正值。 … 2. 根據申請專利範圍第i項中之奈米複合材料光學物件， 其中該主要聚合物物料係包含由熱塑性物料和熱固性物 料組成之群中選出之物料。 根據申請專利範圍第2項中之奈米複合材料光學物件， 訂 其中該熱塑性物料包含由聚曱基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯 、聚乙烯、聚砜、環烯類和其混合物組成之群中選出之 物料。 根據申請專利範圍第2項中之複合材料光學物件，其中 該熱固性物料包含由二丙烯乙二醇碳酸醋（d/auyi glycolcarbonate)、環氧化物、熱固性聚醋類及其混合物 組成之群中選出之物料。 根據申請專利範圍第丨項中之奈米複合材料光學物件， 其中該奈米微粒子物料包括由氧化鋁、AL〇N、氧化鈹 、鑽石、碳酸鈣、磷酸鈦鉀、銘酸鎂、氧化鎂、石英、 氧化碲和氧化釔組成之群中選出之物料。 本紙張尺度適用中S國家料(CNS) A4規格(210 X 2邊釐)_ 1292411 六、申請專利範園 6 .根據申請專利窥圊筮τ τ5上 盆中奈米複合材料光學物件， ^度敏感光學向量〜為-大於驗的。c的負值 7.=請專利範圍第6項中之奈米複合材料光學物件， 1(rvc的正值。 2具有介於6xl° rc到50X 種製造根據申請專利範 學物件之方法，其包括=中之奈米複合材料光 以= 度擇敏一：先有:向度，光:向量X1之主要_ ^ " 予向里χ2之奈米微粒子物料，Α中兮 度敏感光學向量XI與該溫度«光學向量 將該奈米微粒子物料分散於該主要聚合物物料 形成一種奈米複合材料；及， (C)將該奈米複合材料鑄成該減弱溫度敏學件 根據申請專利範圍第i項之奈米複合材料光學物;V其 係種具有減弱溫度敏感之光學塑膠透鏡。 8. 裝 9. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297名愛）