纳米聚合物中空粒子制备宽波长多层防反射膜的机理研究

针对宽波长防反射膜的制备工艺复杂、折光指数和厚度难以精确调控的问题，本申请提出运用高性能纳米聚合物中空粒子制备宽波长多层防反射膜的新思路。采用RAFT细乳液界面聚合法制备高性能纳米聚合物中空粒子，通过旋涂法制备折光指数梯度变化的宽波长多层防反射膜，研究纳米聚合物中空粒子形成单层和多层纳米多孔薄膜的规律，纳米聚合物中空粒子的空腔体积分率和粒径大小对各层薄膜折光指数和厚度的调控规律以及多层防反射膜光学性能的影响因素和调控方法，创建一种简单环保、高效率、高性能的宽波长多层防反射膜的制备新技术，并实现对各层薄膜的厚度和折光指数的精确调控。研究纳米尺度下纳米聚合物中空粒子的成膜过程与特性，探究纳米聚合物中空粒子形成闭孔结构的多层防反射膜的成膜机理。.本项目为制备高性能的宽波长多层防反射膜提供新方法，对发展宽波长防反射膜的制备技术和工业化应用有重要的理论指导价值，具有重要的科学意义和重大的应用价值。

本项目采用RAFT细乳液界面聚合法合成结构可控的纳米聚合物中空粒子，通过旋涂法制备折光指数梯度变化的宽波长多层防反射薄膜，创建了一种简单环保、高效率、高性能的宽波长多层防反射薄膜的制备新技术。探讨由纳米聚合物中空粒子形成多层防反射薄膜的规律，并揭示了多层防反射薄膜折光指数和厚度的调控规律及其光学性能的影响因素，进而实现对多层防反射薄膜的折光指数和厚度的精确调控。在此基础上，进一步探讨由纳米二氧化硅中空粒子制备多层防反射薄膜的规律，以验证本项目中多层防反射薄膜的膜系设计、制备技术和成膜机理的适用性，同时拓宽多层防反射薄膜的应用领域。.项目按计划顺利进行，实现了预期研究结果，在国内外刊物上发表论文4篇，其中3篇被SCI/EI收录，已公开授权的国家发明专利1则，申请国家发明专利2则，指导培养研究生4名。主要结论如下：.1)设计并优化了单层、双层和三层防反射薄膜的不同膜系结构，制备结构可控的纳米聚合物中空粒子，使其与不同膜系的防反射薄膜的结构相匹配。.2) 研究发现各层防反射薄膜的折光指数随纳米聚合物中空粒子空腔体积分率和分散液浓度的减小而降低；各层防反射薄膜的厚度随纳米聚合物中空粒子粒径及分散液浓度的增加而增加。 .3）通过调节纳米聚合物中空粒子的空腔体积分率和粒径大小就可精确调控各层薄膜的折光指数和厚度，致密的薄膜表面和封闭的多孔内部结构有机结合以提高透光率。.4）研究防反射薄膜的透光率及其影响因素，发现在玻璃单面分别涂覆单层、双层和三层防反射薄膜后，在350-800nm波段内，三者均可有效提高玻璃透光率，在最佳波长处均可将玻璃透光率由90%提高至95%以上；但在800-2000nm波段内，单层、双层和三层防反射薄膜在最佳波长处的透光率分别为92.60%、95.18%和95.42%，即双层和三层防反射薄膜的透光率明显优于单层防反射薄膜，二者仍可将玻璃的透光率提高了5%以上，表明由纳米聚合物中空粒子组成的多层防反射薄膜可在宽波长范围内有效提高基材透光率。 .5）通过自组装法制备由纳米二氧化硅中空粒子组成的单层和双层防反射薄膜, 研究表明所进行的多层防反射薄膜的膜系设计、制备技术和成膜机理对纳米聚合物中空粒子和纳米二氧化硅中空粒子具有很好的适用性。.本项目为制备高性能宽波长防反射膜提供新方法，对发展宽波长防反射薄膜的制备技术和工业化应用有重要的理论指导价值。