Antireflection (AR) beläggningar på plast har en mängd praktiska tillämpningar, inklusive bländningsreducering på glasögon, datorskärmar och displayen på din smartphone när du är utomhus. Nu, forskare vid Penn State har utvecklat en AR -beläggning som förbättrar befintliga beläggningar i den utsträckning att den kan göra transparent plast, såsom plexiglas, nästan osynlig.

"Denna upptäckt kom till när vi försökte tillverka mer effektiva solpaneler, "sa Chris Giebink, docent i elektroteknik, Penn State. "Vår strategi innebar att koncentrera ljuset på små, högeffektiva solceller med plastlinser, och vi behövde minimera deras reflektionstapp. "

De behövde en antireflexbeläggning som fungerade bra över hela solspektrumet och i flera vinklar när solen korsade himlen. De behövde också en beläggning som tål vädret under långa perioder utomhus.

"Vi hade gärna hittat en lösning från hyllan, men det var inte en som uppfyllde våra prestationskrav, " han sa så, vi började leta efter vår egen lösning. "

Det var en hög order. Även om det är relativt enkelt att göra en beläggning som eliminerar reflektion vid en viss våglängd eller i en viss riktning, en som kunde passa alla deras kriterier fanns inte. Till exempel, glasögon AR -beläggningar är inriktade på den smala synliga delen av spektrumet. Men solspektrumet är ungefär fem gånger så brett som det synliga spektrumet, så en sådan beläggning skulle inte fungera bra för ett koncentrerat solcellssystem.

Reflektioner uppstår när ljuset rör sig från ett medium, som luft, till ett andra medium, i detta fall plast. Om skillnaden i deras brytningsindex, som anger hur snabbt ljuset rör sig i ett visst material, är stor - luft har ett brytningsindex på 1 och plast 1,5 - då blir det mycket reflektion. Det lägsta indexet för ett naturligt beläggningsmaterial som magnesiumfluorid eller teflon är cirka 1,3. Brytningsindexet kan graderas - långsamt varieras - mellan 1,3 och 1,5 genom att blanda olika material, men gapet mellan 1,3 och 1 kvarstår.

I en tidning som nyligen publicerades på nätet före tryckning i tidningen Nano bokstäver , Giebink och medförfattare beskriver en ny process för att överbrygga klyftan mellan teflon och luft. De använde en offermolekyl för att skapa porer i nanoskala i förångat teflon, därigenom skapas en graderad index teflon-luftfilm som lurar ljus för att se en smidig övergång från 1 till 1,5, eliminerar i princip alla reflektioner.

"Det intressanta med teflon, som är en polymer, är när du värmer upp den i en degel, de stora polymerkedjorna klyver i mindre fragment som är tillräckligt små för att flyktiga och skicka upp ett ångflöde. När dessa landar på ett underlag kan de repolymerisera och bilda teflon, "Sa Giebink.

När offermolekylerna tillsätts till flödet, teflon kommer att reformera runt molekylerna. Upplösning av offermolekylerna lämnar en nanoporös film som kan graderas genom att lägga till fler porer.

"Vi har interagerat med ett antal företag som letar efter förbättrade antireflexbeläggningar för plast, och några av applikationerna har varit överraskande, "sa han." De sträcker sig från att eliminera bländning från plastkupolerna som skyddar övervakningskameror till att eliminera vilsereflektioner inuti virtuella/förstärkta verklighetsheadset. "

En oväntad applikation är i UAV för hög höjd, eller obemannade flygbilar. Dessa är plan med gigantiska vingspannor som är belagda med solceller. Används främst för spaning, dessa plan förlitar sig på solljus för att stanna nära evig flygning och så mycket av ljuset de får i en blickvinkel där reflektioner är högst. Ett av företagen som tillverkar dessa solceller utforskar AR -beläggningen för att se om det kan förbättra mängden ljus som skördas av en UAV.

Eftersom tekniken är kompatibel med nuvarande tillverkningsteknik, Giebink anser att beläggningstekniken är skalbar och allmänt tillämpbar. Vid denna tidpunkt, hans testprover har stått emot centrala Pennsylvania väder i två år, med liten förändring i fastigheter. Dessutom, beläggningen är också antidimning.

"Beläggningen fäster bra på olika typer av plast, men inte glas, " han sa så, det kommer inte att vara användbart för din typiska takpanel med ett skyddande glaslock. Men om koncentrerad solceller gör en comeback, en kritisk del av dessa är Fresnel -linserna av plast, och vi kan göra skillnad där. "