[發明專利]基于阻抗匹配的可見光波段寬角度無反射復合材料

在審

• 申請號: 201510737470.0
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105334552A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 賴耘;姚忠琦;羅杰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B1/11
• 分類號: G02B1/11
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊明

技術領域

本發明涉及一種無反射的透明復合材料，尤其涉及一種基于阻抗匹配的可見光波段寬角度無反射復合材料。

背景技術

一般說來，可見光頻段的無反射、完全透明材料的主要是增透減反膜，通過產生反射光波的干涉相消來實現無反射；在微波頻段，通過阻抗連續漸變或是電磁共振的方法來實現無反射。但這些增透減反膜通常只能在較窄的波段以及較窄的角度范圍內實現無反射和完全透明。此外，增透減反膜是一層覆蓋在介質表面的薄膜，很容易由于風沙等外界環境因素而被破壞，真正意義上的無反射透明材料，其阻抗應與背景介質(如空氣)完全匹配，從而實現與厚度無關的無反射透明屬性。

現有的常見的增透材料主要包括兩種：一是光學減反膜，二是無反射玻璃。

光學減反膜：通常光學減反膜可用于太陽能電池，增加透光率，但制作工藝較復雜且精細，適用的角度范圍不寬，頻率響應也較窄。常見的減反膜主要包括三種：電介質減反膜、漸變結構表面減反膜以及電磁超材料減反膜。電介質減反膜采用干涉相消原理，較易制備，缺點是所需光學厚度至少為四分之一波長，對于長波長的微波段來說，該減反膜往往會比較厚，且一般只能工作在窄頻段、窄角度的范圍；漸變結構表面減反膜是通過設計表面結構，讓入射介質的阻抗連續過渡到出射介質的阻抗，從而減少甚至消除反射波，優點是可以工作在寬頻和寬角度的范圍，而缺點是厚度一般情況下比較厚，且實際制備難度較大；電磁超材料減反膜是一種新型的減反膜，基于新型電磁材料，即電磁超材料，通過合適的設計，可以在電磁超材料中產生電共振和磁共振，從而實現反射相消，達到減反的目的，優點是厚度相比于前面的減反膜可以大大減小，而缺點是一般只能工作在窄頻段、窄角度的范圍，且通常會依賴于入射電磁波的偏振，此外，實際設計和制備難度很大。

無反射玻璃：利用一些金屬氧化物浸泡在氟硅酸、二氧化硅過飽和的水溶液中，在玻璃表面形成一層硅質無反射層，用于藝術品封裝或是太陽能集熱器等，但制備流程易于污染環境，成品也較為粗糙，質量不高，一般只適用于正入射的情況，其原理也是光學減反膜。

現有技術的主要缺點在于：

1.電介質減反膜不能實現寬頻率和寬角度的減反效果，且有較高的參數要求和厚度要求；

2.漸變結構減反膜雖然可以實現寬頻率和寬角度的減反效果，但制備相對困難，且所需厚度較大；

3.電磁超材料減反膜雖然可以做到很薄的厚度，但制備很困難，且一般不能實現寬頻率和寬角度的減反效果。

且上述的光學減反膜與無反射玻璃共有的缺點是：由于增透材料覆蓋在材料的表面，很容易由于風沙等外界環境因素而被破壞。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的基于阻抗匹配的可見光波段寬角度無反射復合材料，使其更具有產業上的利用價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是設計光頻段、寬角度、與偏振無關的無反射透明復合材料，該復合材料基于阻抗匹配原理，實現大角度范圍內的無反射透明屬性，頻率響應較寬且易于制備，維護成本也較低，不僅可以用于太陽能電池板，還能替代無反射玻璃進行藝術品封裝，減少環境污染。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種基于阻抗匹配的可見光波段寬角度無反射復合材料，由兩種不同介電常數的光學鍍膜材料在一個方向上周期性堆疊形成。

進一步的，兩所述光學鍍膜材料分別為二氧化硅、二氧化鈦。

進一步的，兩所述光學鍍膜材料按交替方式周期性堆疊。

借由上述方案，本發明的基于阻抗匹配的可見光波段寬角度無反射復合材料，適用于較寬頻段寬角度的可見光波，根據本發明，可以設計出寬頻、寬角度、偏振無關、超薄的光波段超透膜；由于本發明的基于阻抗匹配的可見光波段寬角度無反射復合材料具有寬頻、寬角度、偏振無關的性質，能夠極大促進太陽能電池的發展，適用范圍廣泛，滿足多方面的需求；此外，根據本發明設計的超透膜具有超薄性，可以減少裝置的重量，提高便攜性，同時也節省了材料，降低了成本。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的最小周期的結構示意圖；

圖3是本發明的最小周期結構在四分之一個k空間中的等阻抗曲線分布；

圖4是圖3等阻抗曲線分布對應的等頻率曲線圖；