太阳眼镜镜片有何奥秘?

太阳眼镜,顾名思义,就是“预防太阳光(紫外线)伤害肉眼的眼镜”,通称的太阳镜还有预防电脑辐射等功能。生物学家从保护人类视力的角度出发,提出要防止强光刺激眼睛,例如遇见电焊弧光、雪光、直视太阳强光的时候,必须佩戴深色眼镜,而且时间不能太久。

科学家在研究特种玻璃时,发现某些玻璃可以通过光或者电,使它变色。光使玻璃变色的性能,意思是玻璃接受光线的照射后,它吸收光谱会发生可逆的变化,因此具有感光性和颜色可逆性的特点,利用这种变色特性,可以制作光存储材料、光磁记录材料、光盘材料、太阳能存储材料以及太阳变色眼镜等。

另外,有科学家在研制聚合物材料时,发现有不少高聚物透明材料是符合光学透镜要求的,有的聚合物透明材料的透光率可以同玻璃相媲美,用它们可以做成镜片,于是,有许多塑料透镜问世。这些高聚物透镜材料有的被做成放大镜,也有的用于照明,或者被做成眼镜片,用于眼科矫正

变色眼镜既可以矫正视力,又能保护眼睛,同时也显得美观时髦,倍受人们的青睐。

变色眼镜为什么会变色?它的视效怎样?这些常常得到潜在用户的关注。

早在上世纪60年代中期,科学家发明了变色玻璃。这种玻璃能随着周围光线的强弱而自动改变颜色的深浅。例如这种玻璃在强光下,1分钟内能从90%的原透光率下降到32%,在3分钟内降至26%;如果突然走进居室,能在两分钟内从23%恢复到51%;5分钟后可以恢复到65%,用这种玻璃制成的近视镜片就成了变色近视眼镜。

变色玻璃也叫做光色玻璃,就是光致变色玻璃,是含有卤化银(如溴化银、氯化银、碘化银)等胶体光敏剂的玻璃。受到光照射就会变暗或着色,停止光照射又能恢复到原来的透明状态。这种玻璃在建筑中可以达到吸热和单面透视的效果,也有可能用作光开关、全息照相和安全防护材料,显然,它也可以用作变色眼镜镜片。

玻璃变色的奥秘是因为其中有大量卤化银“微粒”。当某个波长的强光照射到玻璃时,卤化银受到玻璃中另外一种成分——氧化铜的催化作用,银从卤化物中分解出来,银原子能吸收光,镜片就变暗了,停止光照后,银又变成卤化银,镜片就褪色。

变色镜有许多优点,但也有缺陷。一是镜片中的二氧化硅的成分较少,质地较软,容易擦毛;二是变色玻璃中的卤化银,虽然经过几万次变化也不会停止,但长期使用会产生老化现象,使变色速度减慢。

那么,同可作为太阳眼镜镜片的聚合物透镜材料又有什么新奇的?

高聚物材料用于光学透镜,其应用历史比变色玻璃更久远。它的最早尝试是从美国在第二次世界大战期间开始的。当时,他们成功将一种热固性树脂CR-39(聚双烯丙基二甘醇碳酸酯)采用低精度的浇铸成型法制造透镜,开发出眼镜片产品而上市,此法至今仍被采用。

有人会问:“CR-39是什么好东西,值得人们70年来一直看好?”俗话说“有比较才有鉴别,”CR-39同目前近10种聚合物透镜材料相比,其透光率同PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)一样,都能达到92%,而其它的相对较低;同时,它耐摩擦、耐化学药品的性能也比较好。它的缺陷是热固性树脂,只能用浇铸法制造透镜,而且成型时间长,硬化收缩率大,所以一般不适宜做精密成型的透镜。但是它毕竟是具有良好光学性能的材料,而且容易切削加工以及耐冲击,因此,广泛被应用于眼镜片的生产而经久不衰。

聚合物透镜材料一般都可以被做成眼镜片,但是,要做成精度要求高的产品,例如用来制造投影机、录像机、复印机、照相机、望远镜,甚至用于军事侦察等,对材料的要求更高,无论是折射率和色散,或者温度性质、湿度性质以及透光性等,甚至加工方法,都有很高的要求。而太阳眼镜所要求的,同放大镜、照明设备差不多,因此,用于做成太阳眼镜的材料还是CR-39比较合适。

需要要说明的是,生产镜片的过程中要有镀膜工艺。无论选用什么材料,或者是用什么加工方法做出来的镜片(比如,光学塑料有浇铸法、注射法等;光学玻璃有经典法、树脂涂层法等),镜片上面都必须镀膜,目的是让镜片表面有更好的光学、化学和机械性能。这样,我们就用物理或者化学方法,在镜片上留下一层膜,有的是单层膜,有的是多层膜,有的是反光膜、加硬膜、保护膜……还有不同颜色的膜,如绿膜、红膜、蓝膜、紫膜等。

在材料表面的加工方法之一,也可以叫做“表面改性”,这是一个复杂而且技术要求比较高的工艺手段。最早的物理和化学镀膜方法比较简单,有液体镀膜法、电化学法等,现代主要有物理气相沉积、化学气相沉积、激光表面改性等方法。

总之,镜片经过镀膜后,有点“面目全非”的样子,但是也只有这样,才更符合科研的要求,更受用户的欢迎。君不见,大街上形形色色的太阳眼镜,不就是商家的杰作,用户的最爱吗?