光的折射

当光线从一种介质（如空气）斜射入另一种介质（如水）时，其传播方向通常会发生变化。这是因为不同介质的密度不同，导致光速的变化，进而引起光线的偏折。

低折树脂的特点

低折树脂通常是指折射率低于普通树脂（一般树脂的折射率为1.5左右）的特殊树脂材料。

一、光学特性

• • 低折树脂的折射率一般在1.4以下。例如在某些光学应用场景下，其折射率可以达到1.2 – 1.3之间的理想范围，这种低折射率可以有效地减少光在传播过程中的折射程度。这是由于其分子或者组成成分的特性决定的。从理论上来说，根据loentz – lorenz关系式，该类树脂分子结构中可能具有特殊的元素组成或者大的分子间距等因素，使得其折射率处于较低的水平。

  • 在光线穿过低折树脂时，光线的弯曲程度与穿过高折射率材料时相比显著降低。就像光从空气进入水（相对低折射率介质对比于一些固体材料），光的路径变化相对小范围变动，有助于精确控制光路。在涉及多介质光学系统中，如在一些包含低折射率空气层和光学元件的复杂光学设备里，低折树脂的低折射特性有助于优化整体光路的设计和光传输效率提升。

• 在可见光区域具有较为出色的透明度。透过低折树脂的光，在强度衰减方面相对较少，能够维持较高的光学传播效率。比如在一些光学显示设备中，当需要低折射率的涂层或者填充材料时，低折树脂既能起到相应的光学作用，又能够确保显示画面的可见性和清晰度。这是因为低折树脂在制造过程中通过对原材料的选择和处理工艺的控制，减少内部的散射中心，如杂质、不均匀结晶等情况的产生，从而实现高透光性能。

二、物理特性

• • 多种固化方式：能选择紫外线(UV)固化或热固化等方式。在紫外线固化型低折树脂中，当特定强度的紫外线照射到树脂上时，树脂内部的光引发剂吸收紫外线能量引发聚合反应，使树脂发生交联固化。这种固化方式的特点是固化速度快，一般照射强度在10 – 100mW/cm²左右，照射数分钟就能完成固化过程。像在制作一些高精度的小型光学元件或者薄型的光学涂层时，可以精确控制固化时间和位置，保证元件或者涂层的精度和质量。而热固化型低折树脂则是在加热到一定温度范围（如50℃ – 170℃之间，较合适的范围是60℃ – 160℃之间）时开始发生固化反应。加热促进树脂分子链之间的化学反应，最终形成坚硬的固态树脂。热固化方式对设备的要求相对简单，比如在大规模工业生产中，对大批量的低折树脂产品进行固化时，将多个产品一起放入加热设备中即可进行批量固化。

  • 固化后的稳定性：固化后的低折树脂表现出较好的稳定性。在物理形态上不会轻易出现变形、软化等现象。在化学性质方面，对于常见的化学物质（如酸碱溶液、有机溶剂等）具有一定的抵抗能力，这使得它能够在不同的化学环境下长时间保持其光学和物理性质，保障设备或者产品的使用寿命和可靠性。例如在一些化工实验室的光学检测仪器中，使用低折树脂制造的光学部件，在接触到微量的化学试剂挥发物的环境下可以长期稳定工作。

  • 表面特性:在固化后形成的低折射率光学树脂层的表面粗糙度sa介于5μm – 50μm之间。这种表面粗糙度范围使得低折树脂在与其他物质接触时能够保持较好的贴合性或者适配性。比如在作为微发光二极管显示器的低折射层时，能够较好地贴合显示器内部复杂的微观结构，填充屏幕像素和基板之间由于芯片高低差异造成的微小间隙，避免因为不同部件之间的折射率差异在外界环境光下产生闪烁、视感不佳的问题。同时，低折树脂的表面张力介于20至40dyne/cm之间，该数值大小适中，有利于树脂与不同的底物（如玻璃、塑料等各种微结构底物）之间进行结合。

三、材料组成特点

• 某些低折树脂包含特殊的组成成分：像一些低折射率光学树脂包含聚硅氧烷组成物及有机溶剂组成物。聚硅氧烷组成物包含聚硅氧烷及羟烷基硅烷单体。有机溶剂组成物包含沸点高于180℃的高沸点溶剂和沸点低于150℃的低沸点溶剂，并且二者在使用量上有着特定比例关系（有机溶剂组成物为每10重量份聚硅氧烷组成物使用50 – 120重量份）。这种成分组合的优势在于能够实现低折树脂的低折射率、良好的固化性能以及低黄化现象等诸多优良的特性，保障树脂在光学和物理性能上实现稳定和可靠。

低折树脂的应用

一、光学显示领域

• 提高显示器出光效率：在微发光二极管显示器中的应用极为关键。随着显示技术的发展，从液晶显示器向微发光二极管显示器的转变过程中，发光二极管尺寸缩小到微米级并且直接作为显示像素使用时存在一些难题。由于其采用无机材料制造的芯片折射率较高，与外部空气折射率差过大，在没有微透镜调整出光角度时，全反射现象严重，外部量子效率极低（仅约10%）。而低折树脂可以作为一个低折射率层填充和覆盖在显示器表面，通过降低发光芯片与空气接口的全反射，来提升出光效率。该低折射层需要具备优异的填补性，因为显示屏幕中的微米级发光芯片在整体显示区域和像素中的面积占比较少，并且和基板存在高度段差。低折树脂正好可以满足这些要求，在提升LED显示器发光效果方面发挥不可替代的作用，对新一代高分辨率、高显示质量的显示屏研发制造具有关键意义 。

  

• 用于显示器涂层剂：利用其在可见光区域的透明度很好的特点，可被用作显示器等类似产品的涂层剂。这种涂层剂可以起到保护显示器内部光学结构的作用。同时低的折射率还可以减少在光学界面上的反射等问题，提高显示画面的清晰度和可视性。比如在一些户外显示设备中，防止灰尘、水汽等杂质对显示器光学性能的影响，并且由于低反射还能在强光下有较好的显示效果。

二、光学元件粘合方面

• 粘合不同折射率的材料：在光学领域，产品经常是由多种光学材料制作而成，不同的光学材料往往具有不同的折射率。例如高折射率的玻璃和晶体材料与其他光学部件进行组合时，使用低折树脂作为粘合剂能够有效地避免因为折射率差异过大而产生的反射损耗大等问题。在制作各类光学仪器（如相机、显微镜、望远镜等精密光学设备）时，相机的镜头组往往是由多片透镜组成，包括不同折射率的玻璃和晶体材料，低折树脂作为中间的粘合剂，保障各个光学元件间的稳固连接并且减少光学传输损失，有利于提高成像质量。在眼镜镜片的制造过程中，低折树脂可以作为粘合镜片不同材料层（例如多层镀膜和镜片基底材料之间如果存在折射率不同的情况）或者连接不同种类镜片（如玻璃镜片和树脂镜片在组合使用时）的粘合剂，提升眼镜的光学矫正效果和佩戴舒适性。

高折树脂的特点

一、光学特性

高折射率:高于普通树脂的折射率：高折树脂的折射率往往能够达到1.7以上。例如在一些实验数据和产品性能指标中，其折射率可高达1.8，相较普通树脂（一般约1.5）有显著提升。这种较高的折射率使得高折树脂在控制光的传播路径方面有着独特的优势。当光进入高折树脂时，光线会发生较大程度的弯曲，在一些需要精确控制光路的光学系统（如光通信中的光纤耦合器、光开关等设备）中，可以利用高折树脂对光进行高效的聚焦、准直或者转向操作。根据摩尔折射度等理论，高折树脂分子结构中一般含有具备高摩尔折射度且分子体积相对小的基团，像硫、苯环、卤素、重金属等，这些基团的存在是使树脂能有高折射率的重要因素。例如含硫的基团引入到树脂分子主链或侧链结构中后，会使分子内部的电子云密度分布发生改变，对光的电磁场作用更强，从而导致折射率升高。

高透过率:在具备高折射率的同时，还拥有高的透过率。高透过率意味着光线在通过高折树脂时能量的损耗相对较少。在光学仪器中，这可以有效提高光学信号的传输效率。例如在用于制造光学镜头或者棱镜等光学元件时，高透过率保证了进入元件的光线能够以较高的比例穿过，减少了因为吸收和散射导致的光损失，从而提高了整个光学系统的性能和成像质量。在现代高性能的光学测量仪器（如高精度折射仪、光谱仪等）内部光路中采用高折树脂制造的光学零件，可以保证测量信号的准确性和强信号传输。

二、物理特性

• 良好的疏水疏油性能：

• 例如在制造用于AR（增强现实）或VR（虚拟现实）设备的光学镜片或者日常佩戴的高端光学眼镜镜片时，疏水疏油性能可以有效防止使用者面部油脂、灰尘、水滴等沾附于镜片表面。镜片可以长时间保持清洁和透明，有利于提高使用者的视觉体验并且减少清洗镜片的频率，同时也降低了因不当清洗可能对镜片造成的划痕磨损等损伤风险。

• 较高的硬度与耐磨性：高折树脂具有较高的硬度和耐磨性。在日常环境中，能够承受各种外力的摩擦、刮擦而不容易产生划痕、磨损表面结构等破坏现象。在眼镜镜片领域，长期佩戴可能会接触到灰尘沙粒、钥匙等硬物，高硬度和耐磨性的高折树脂镜片能够保障镜片表面的完整性，从而保持光学性能的稳定，延长镜片的使用寿命 。在光学仪器中，比如高品质的显微镜镜头或者望远镜的目镜、物镜等部件，需要频繁地调整、使用甚至在恶劣环境（如户外科研、军事侦察等）下工作，高折树脂的这种特性可以确保这些部件不会轻易因为外力刮擦或者碰撞而造成光学质量的下降。

三、材料科学特性

• 前沿的合成路线与独特配方体系：高折树脂是通过采用前沿的合成路线制造出来的，这种合成路线经过精心设计，在原材料的选择、反应的进程控制等方面有严格的要求。在原材料的挑选上，往往选择那些含有对折射率提升有帮助的元素或者基团的化合物作为起始原料，例如含有硫元素的有机化合物或者多苯环结构的有机物等。在反应进程控制方面，精确控制反应温度、反应时间、反应物浓度配比等反应条件，以确保能够合成出具有理想折射率和其他性能的高折树脂。独特的配方体系使得高折树脂能够综合具备以上多种优异的性能，配方中可能包含不同性能改良添加剂，如增加硬度的纳米添加剂，改善透明度的特殊助剂等，保证树脂在应用场景中有全面优异的表现。

高折树脂的应用

一、光学元件制造领域

• 光学透镜制造：在光学透镜（包括凸、凹透镜等各种类型）制造方面有着广泛的应用前景。由于其高折射率的特性，可以在较短的焦距要求下实现较大的屈光度，因此可以制造出更薄、更轻的透镜。这在眼镜镜片制造中可以满足现代消费者对于镜片轻薄化的需求，使得高度数的近视或者远视眼镜在佩戴时更加舒适。在光学仪器镜头（如相机镜头、望远镜镜头等）制造领域，可以减少因透镜厚度带来的色差、球差等光学像差问题，提高成像质量。例如高端相机镜头中，通过采用高折树脂制造其中部分透镜元件，改善镜头的整体光学性能，拍摄出高分辨率、色彩还原准确的照片。

• 棱镜制造：制作棱镜时，高折树脂的高折射率有助于精确控制光线的折射和反射角度。棱镜在光学仪器（如光学传感器、光谱分析仪）中的主要作用是改变光路、分光等。高折树脂制作的棱镜能够以更小的体积实现同样的光学功能，同时也能减少在光线传输过程中的能量损耗。在某些需要多个棱镜组合的光学设备中，使用高折树脂可以在保证设备性能的前提下，简化设备结构，减小设备的体积和重量。

二、新兴光学显示技术领域

• 应用于增强现实（AR）/虚拟现实（VR）设备：在AR和VR设备中的应用越来越重要。为了实现沉浸式的视觉体验，AR/VR设备需要高质量的光学显示系统。高折树脂的高透过率和高折射率特性可以帮助实现更大的视场角（FoV）和更高的图像分辨率。例如在AR眼镜的光学镜片制造中，高折树脂可以用来制造光波导元件，这种元件能够在有限的空间内有效地传导和分发光线，实现将虚拟图像准确地投影到用户的视野中。谷东科技成功研发出基于高折树脂的基底和高折体全息复合材料，运用在AR眼镜上可以实现更大的视场，同时保持高分辨率的图像质量，为用户带来更加自然、沉浸的虚实融合体验。

• 光通信及光感应领域：在光通信领域，如光纤耦合器和光开关等关键光通信器件的制造中发挥重要作用。其高折射率有助于实现光信号的高效耦合和快速切换。在光线从光纤中射出进入耦合器或者在开关内部发生光路切换时，高折树脂能够精确控制光线折射方向，提高光信号的耦合效率或者切换速度。在3D传感领域，涉及到精确的光是传播与反射探测过程，高折树脂可以用于制造相关的光学元件，如在3D摄像头模组中的透镜或者光反射、透射元件等，提升3D成像精度和范围。