36.具有「自我清潔」功能的設計,可能是利用何種原理?
(A)蓮花效應
(B)蛾眼效應
(C)觸媒效應
(D)複合效應
統計: A(157), B(2), C(35), D(1), E(0) #1039181
詳解 (共 2 筆)
二、蛾眼效應 ( Moth eye effect )
許多夜行性飛蛾眼睛的角膜 ( Cornea ) 表面具有細小突起,其重覆性圖案 ( Repeating pattern ) 在 250 奈米之內,深度小於 200 奈米。由於其尺度小於光線的波長(可見光波長為 390~780 奈米),所以反光性極低,幾乎可吸收來自四面八方的光線。這種不會反光的眼睛使其在夜間飛行時避免被敵人發現。
當光線投射在透明材料上時,有一部份會被反射回來。這種反射現象係由於兩種傳遞介質間在界面上折射率 (Refractive index) 急遽變化所造成。 傳統之抗反射( Anti-reflection, AR )鏡片大多以濺鍍積層方式製作多層膜 (Multi-layer sputtered stack) 。近年根據「蛾眼效應」 在材料表面製作次微米微結構 (Submicrostructured surfaces) ,當其尺度小於光波長時,將使得光波無法辨識出該微結構,以致在材料表面觀察到的折射率沿深度方向呈連續性之變化,如此即可減小前述界面上折射率急遽變化所造成之反射現象。
目前已有業界根據此種「蛾眼效應」開發出不會反光的玻璃,具人工合成之「蛾眼結構」 ( Synthetic moth eye structures) ,可消除顯示器反光現象造成畫面閱讀困難的問題。未 來可望廣泛運用在眼鏡鏡片、光碟、電視及電腦螢幕、數位相機、 PDA 、 GPS 及手機之顯示器、汽車玻璃、飛機及汽車之儀表板、太陽能板 (Solar collector) 、展示櫥窗及生醫應用上,具有龐大的潛在商機 。
英國 MacDermid Autotype 公司即 利用「蛾眼效應」 以 精密奈米 複製技術 開發出反射率低於 1 % 之聚酯 (Polyester) 鍍膜,具 250nm 之週期性結構,其反射率受視角影響甚小,並且具有較大之撓性及抗化學藥劑之特點。
德國之佛朗霍夫矽酸鹽研究院 (Fraunhofer-ISC) 模仿 蛾眼製作出具次微米重覆性突起圖案微結構薄膜 ORMOCERR layers (inorganic-organic copolymers) ,可被覆於玻璃及高分子等透明材料上以達抗反射之作用。其週期性結構可提高玻璃對於可見光之穿透率至 98% 以上。此種薄膜亦可加以 修改,將抗污及抗靜電功能整合於一體。
此種週期性 微結構可利用 全像攝影 ( Holographic exposure ) 製作, Fraunhofer ISE 之曝光試驗裝置可在 40 cm 之模版 (Master plate) 上製作週期小於 220 nm 之蛾眼結構,使用此模版經由複製 (Replication) 方法可製作大面積模版。 利用此 模版經由 微電鑄可翻製鎳質母模 ( Nickel master ) ,再經由 低成本之熱壓 (Hot embossing) 或射出成型 ( Injection moulding ) 製作成品,由於最後以紫外線快速硬化 (Fast UV curing) ,故可適用於許多透明高分子材料,如壓克力 (PMMA) 等。 Fraunhofer IWM 運用此技術將 壓克力薄片 (PMMA sheet) 之可見光穿透率提高至 99.0 % ,其對電磁波之抗反射效果涵蓋可見光至太陽光之波譜範圍,效率較傳統鍍膜提昇許多,並且成本低廉,且可被覆在複雜幾何外型之基材上。
科學家推測,根據此 「蛾眼效應」可以設計出針對特定波長光線之「黑面」 (Black surface) — 即「零反射」面。此在軍事用途上具有相當潛力,例如開發出針對紅外線之吸收面,可反制敵方之紅外線夜視系統。