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研究人员开发出有反射功能的磁翻柱液位计

来源:作者::发表时间:2019-09-29 14:45:33

    塑料上的磁翻柱液位计有许多实际应用,例如减少计算机显示器,眼镜和户外智能手机上显示器的眩光。

    宾夕法尼亚州立大学的科学家目前已经生产出一种增透膜,可以增强现有磁翻柱液位计的程度,使其可以使透明塑料(例如有机玻璃)几乎不可见。

    研究人员需要一种抗反射磁翻柱液位计,该磁翻柱液位计应能在整个太阳光谱以及太阳在天空中移动的多个角度下都能正常工作。他们还需要一种可以在户外长时间忍受风雨的涂料。

    他说:“我们希望找到一个现成的解决方案,但没有一个能够满足我们的性能要求。”“所以,我们开始寻找自己的解决方案。”

    那是一项艰巨的任务。开发一种可以消除特定波长或特定方向反射的磁翻柱液位计非常简单。但是,尚不存在能够满足其所有标准的产品。例如,眼镜增透膜瞄准光谱的狭窄可见部分。但是,太阳光谱的宽度约为可见光谱的五倍,因此,这种磁翻柱液位计对于聚光太阳能电池系统而言效果不佳。

 

磁翻柱液位计.jpg

 

    当光从一种介质(例如空气)传播到另一种介质(在这种情况下为塑料)时,反射的光就会反射。如果它们的折射率存在巨大差异,则折射率将描述光在特定材料中的传播速度(空气的折射率为1,塑料的折射率为1.5),则将发生多次反射。磁翻柱液位计材料(例如特氟龙或氟化镁)的最低折射率约为1.3。通过组合各种材料,可以将折射率逐渐变化(渐变缓慢)在1.3和1.5之间;但是,在1.3和1之间仍然存在差距。

    Giebink及其合作者在最近发表于《纳米快报》(Nano Letters)上的在线论文之前,发表了一篇论文,探讨了一种填补特富龙与空气之间空白的新工艺。他们使用一种牺牲分子在蒸发的特氟隆中创建了纳米级的孔,从而产生了渐变折射率的特氟隆空气膜,该膜能欺骗光以使其从1平滑过渡到1。5,并通常消除所有反射。

    “铁氟龙是一种聚合物,有趣的是,当您在坩埚中将其加热时,大的聚合物链会分裂成较小的碎片,这些碎片足够小,足以挥发并散发出蒸汽。当这些降落在基材上时,它们可以重新聚合并形成聚四氟乙烯,” Giebink说。

    将牺牲性分子引入焊剂后,聚四氟乙烯将在分子周围重新形成。通过将牺牲分子溶解掉,可以形成纳米多孔膜,可以通过添加更多的孔来对其进行分级。

    一种令人惊奇的应用是在高空无人飞行器或UAV中。这些飞机的翼展涂有太阳能电池。这些飞机主要用于探索,它们依靠阳光来保持近乎永久的飞行,因此它们接收到的大多数光线都是在反射最高的掠射角处。制造这些太阳能电池的公司之一正在研究增透膜,以观察其是否可以增加无人机获得的光量。

    由于该技术与现有制造方法兼容,因此Giebink希望可以广泛地应用和扩展磁翻柱液位计技术。在这一点上,他的测试样品已经忍受了宾夕法尼亚州中部的天气两年,并且性能略有变化。此外,磁翻柱液位计也防雾。

    该论文的其他作者,“隐形塑料光学用渐变折射率含氟聚合物减反射磁翻柱液位计”是第一作者,前博士后学者王宝民,研究生Christian Ruud和Jared Price,以及现任博士后Hoyeon Kim。

   这项研究得到了能源高级研究计划局和国家科学基金会的支持。

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