Le "film de technologie invisible" sur les lunettes : Dévoilement de la technologie noire de revêtement sous vide physique des verres et de la monture

Lorsque vous portez des lunettes en alliage de titane légères et confortables qui vous permettent de voir clairement en forte lumière sans fatiguer vos yeux, et que la monture reste brillante et neuve même après une utilisation à long terme, et que votre peau ne présente aucune réaction allergique, tout cela est indissociable d'une technologie clé - le revêtement par dépôt physique en phase vapeur (PVD). En tant que processus de traitement de surface essentiel dans la fabrication moderne de lunettes, la technologie PVD améliore simultanément les verres et les montures : elle confère aux verres des fonctions pratiques telles que l'anti-lumière bleue et l'anti-reflet, et crée une texture de surface durable, belle et respectueuse de la peau pour les montures. Ce « film invisible » apparemment insignifiant est déjà devenu le support essentiel pour améliorer l'expérience de port des lunettes. Aujourd'hui, nous allons entièrement démystifier la technologie PVD derrière les verres et les montures de lunettes.

Pour comprendre la technologie de revêtement physique sous vide dans le domaine des lunettes, il faut d'abord clarifier sa définition de base : dans un environnement de vide poussé, par des méthodes physiques telles que la pulvérisation cathodique magnétron et l'évaporation, les matériaux de revêtement tels que les métaux, les céramiques et les composés sont transformés en états atomiques et ioniques, puis déposés sur la surface des verres ou des montures de lunettes pour former des films ultra-minces. Cette technologie est abrégée en PVD (Physical Vapor Deposition) en anglais. Comparée à la galvanoplastie et au revêtement chimique traditionnels, son plus grand avantage réside dans l'uniformité et la densité de la couche de film, une forte adhérence, le respect de l'environnement et l'absence de pollution (pas d'émission de métaux lourds), et la capacité de contrôler avec précision l'épaisseur et la composition de la couche de film, répondant parfaitement aux exigences strictes des lunettes en matière de précision, de sécurité et de durabilité. Qu'il s'agisse du revêtement fonctionnel sur le verre ou du revêtement décoratif et protecteur sur la monture, la technologie PVD peut obtenir un effet « sur mesure ».

Jetons d'abord un coup d'œil au revêtement physique sous vide de la monture de lunettes - sa valeur essentielle réside dans « l'amélioration esthétique + la protection fonctionnelle », et il est largement appliqué dans les matériaux courants tels que l'alliage de titane et l'acier inoxydable. La monture, en tant que composant qui entre directement en contact avec la peau et est exposé à l'environnement extérieur pendant une longue période, a des exigences extrêmement élevées en matière de résistance à l'usure, de résistance à la corrosion et de propriétés respectueuses de la peau du revêtement. Et la technologie PVD répond précisément à ces exigences. Le principe de base du revêtement PVD sur la monture est d'ajuster la combinaison du matériau cible et du gaz réactif pour former différentes couches de film de composants sur la surface de la monture, obtenant ainsi diverses couleurs et fonctions de protection. Par exemple, pour les montures en alliage de titane courantes, le matériau de base est gris clair. Grâce au revêtement PVD, il peut être transformé en diverses couleurs à la mode telles que l'or rose, l'or champagne et le noir mat, tout en formant un film protecteur dur qui résiste à l'érosion de la sueur et des cosmétiques.

Les types courants de revêtements PVD pour les montures de lunettes peuvent être classés en deux catégories : les couches décoratives et les couches fonctionnelles. Les couches décoratives sont essentielles pour améliorer l'apparence des montures. Elles sont obtenues grâce au procédé de pulvérisation cathodique magnétron : l'effet or rose est produit en combinant une cible en titane avec de l'azote et une petite quantité de méthane pour former une couche de nitrure de carbone (TiCN) ; l'or champagne est préparé en ajustant le rapport azote/argon, ce qui donne une couche de nitrure de titane (TiN) teintée plus douce ; le noir mat est une couche de carbonitrure (TiC) formée par la réaction d'une forte concentration de méthane avec la cible en titane, combinée au prétraitement de sablage du matériau de base pour obtenir une texture mate. L'épaisseur de ces couches est généralement comprise entre 2 et 5 micromètres, ce qui ne représente qu'un dixième du diamètre d'un cheveu, mais elles peuvent donner aux montures en alliage ordinaires la texture de métaux précieux haut de gamme. Les couches fonctionnelles se concentrent sur les besoins pratiques. Par exemple, la couche de carbone diamant (DLC) est préparée par le procédé de dépôt ionique à l'arc, avec une dureté supérieure à HV2000, ce qui peut rendre la surface de la monture résistante à l'usure et aux rayures, et même après une friction à long terme, il est peu probable qu'elle produise des rayures ; la couche anti-traces de doigts est recouverte d'un composé fluorocarboné spécial, ce qui rend les empreintes digitales difficiles à adhérer et facilite le nettoyage.

Contrairement à la monture qui se concentre sur les fonctions « décoratives et protectrices », le cœur du revêtement physique sous vide des verres de lunettes est « l'optimisation de la fonction optique », visant à améliorer la clarté visuelle et à protéger la santé des yeux. En tant que support de la réfraction de la lumière, la réflexion de surface, la transmission de la lumière et la capacité anti-salissure du verre affectent directement l'expérience visuelle. Et la technologie PVD peut résoudre ces problèmes optiques en superposant plusieurs couches de films fonctionnels différents. Le revêtement PVD du verre adopte généralement une structure multicouche empilée, chaque couche de film ayant des fonctions différentes. Les plus courantes sont le film antireflet, le film anti-lumière bleue, le film résistant à l'usure, le film hydrophobe et anti-salissure, etc. L'épaisseur totale de ces couches de film n'est que de quelques centaines de nanomètres, mais elles peuvent obtenir un effet optique « 1 + 1 > 2 ».

Le revêtement antireflet est la couche PVD (Physical Vapor Deposition) la plus fondamentale et la plus importante du verre, et il est équipé sur presque tous les verres optiques. Nous savons que lorsque la lumière frappe la surface du verre, elle produit une réflexion, ce qui non seulement réduit la transmission de la lumière et provoque une vision floue, mais génère également un éblouissement (comme l'éblouissement lumineux pendant la conduite de nuit). Le revêtement antireflet dépose plusieurs couches de films diélectriques tels que l'oxyde de silicium et l'oxyde de titane par le procédé de pulvérisation cathodique magnétron, et utilise le principe de « l'interférence des films » pour annuler la réflexion de la lumière : lorsque l'épaisseur de la couche de film est d'un quart de la longueur d'onde de la lumière incidente, la lumière réfléchie s'annulera, améliorant ainsi considérablement la transmission de la lumière. La transmission de la lumière d'un verre non revêtu est d'environ 91 %, tandis qu'après un revêtement PVD antireflet multicouche, la transmission de la lumière peut être augmentée à plus de 98 %, rendant la vision plus claire et plus lumineuse. Le revêtement anti-lumière bleue est une couche fonctionnelle développée pour répondre aux besoins des personnes modernes qui utilisent des appareils électroniques pendant une longue période. En ajoutant des oxydes métalliques spéciaux (tels que l'oxyde de niobium) à la couche de film et en utilisant le procédé PVD pour contrôler avec précision la structure de la couche de film, il peut absorber sélectivement la lumière bleue nocive dans la plage de 400 à 450 nanomètres, tout en assurant la transmission normale de la lumière visible et en réduisant la stimulation de la lumière bleue pour les yeux, atténuant ainsi la fatigue oculaire.

Outre la couche de revêtement fonctionnel optique, le revêtement résistant à l'usure et le revêtement hydrophobe anti-salissure des verres reposent également sur le support de la technologie PVD. Bien que les verres en résine soient légers et résistants aux chocs, leur dureté de surface est relativement faible, ce qui les rend sujets aux rayures et affecte la transmission de la lumière. Le revêtement résistant à l'usure est déposé avec une couche de film d'oxyde de silicium ou d'oxyde d'aluminium par le procédé PVD, augmentant la dureté de surface des verres du niveau HB au-dessus du niveau H. Même avec un essuyage quotidien, il est peu probable que cela provoque des rayures. Le revêtement hydrophobe anti-salissure est la « protection de niveau supérieur » des verres. Il est déposé avec une couche de film de composé fluoré par pulvérisation cathodique magnétron, ce qui confère à la surface des verres des propriétés superhydrophobes, avec un angle de contact supérieur à 110 degrés. Les gouttelettes d'eau tombant sur les verres s'écouleront automatiquement, et en même temps, il peut résister à l'adhérence de l'huile, de la poussière et obtenir les effets de « nettoyage facile, anti-buée et anti-traces de doigts ». Ces couches de revêtement fonctionnelles sont précisément superposées grâce au procédé PVD, rendant les verres à la fois clairs et durables, et protégeant également la santé des yeux.

Il est à noter que bien que les procédés de revêtement PVD pour les verres et les montures soient de la même origine, en raison des différentes propriétés des matériaux, il existe des différences significatives dans les détails du processus. Le matériau de base de la monture est principalement le métal (titane, acier inoxydable, alliage d'aluminium), et avant le revêtement, un nettoyage au plasma est nécessaire pour éliminer l'huile de surface et les couches d'oxyde afin d'améliorer l'adhérence de la couche de revêtement ; tandis que le matériau de base du verre est principalement la résine ou le verre, qui est plus fragile. Pendant le processus de revêtement, la température de la cavité doit être strictement contrôlée (généralement en dessous de 100 °C) pour éviter la déformation du verre. En termes de sélection de processus, le revêtement décoratif pour la monture utilise principalement la pulvérisation cathodique magnétron pour assurer des couches de revêtement uniformes et fines ; tandis que le revêtement fonctionnel pour le verre adopte principalement la pulvérisation cathodique magnétron multi-cibles, qui peut empiler avec précision plusieurs couches de différents composants. De plus, les normes de détection pour les couches de revêtement des deux sont également différentes : le revêtement sur la monture se concentre sur la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion et l'uniformité des couleurs, et doit passer des tests au brouillard salin, des tests de friction, etc. ; le revêtement sur le verre se concentre sur les performances optiques, et doit tester les indicateurs optiques tels que la transmission de la lumière, la réflectance et le taux de blocage de la lumière bleue.

La technologie de revêtement physique sous vide améliore non seulement les performances et l'apparence des lunettes, mais favorise également le développement vert de l'industrie de la lunetterie. Le procédé de galvanoplastie traditionnel pour la production de montures génère des eaux usées contenant des métaux lourds, polluant l'environnement. Cependant, le procédé PVD est réalisé entièrement dans un environnement de vide poussé, sans avoir besoin d'électrolytes chimiques, ce qui entraîne une émission nulle de métaux lourds et une pollution nulle, ce qui correspond à la tendance mondiale en matière de protection de l'environnement. Pour les verres, par rapport aux revêtements chimiques traditionnels, le revêtement PVD a une couche de film plus uniforme, une adhérence plus forte, une durée de vie plus longue et réduit la nécessité de remplacer les verres en raison du détachement du revêtement, réduisant indirectement la consommation de ressources. De nos jours, le revêtement PVD est devenu une technologie standard pour les lunettes haut de gamme. Qu'il s'agisse d'une monture en alliage de titane au prix de mille yuans ou d'un verre avec une fonction anti-lumière bleue, ils reposent tous sur cette technologie noire pour le support.

Des couleurs à la mode de la monture à la vision claire des verres, la technologie de revêtement par dépôt physique sous vide, avec son savoir-faire micrométrique précis, a redéfini l'expérience de port des lunettes. Ce « film technologique invisible » peut sembler insignifiant, mais il incarne l'intégration et l'innovation de la science des matériaux et de la technologie optique. Il répond non seulement à la recherche de l'esthétique des lunettes par les gens, mais protège également la santé des yeux. Lorsque nous porterons des lunettes la prochaine fois, nous pourrions tout aussi bien faire attention : le lustre chaleureux de la monture et la transparence claire des verres sont tous la « chaleur technologique » conférée par la technologie PVD. Avec les progrès continus de la technologie, le futur revêtement PVD pour les lunettes permettra une personnalisation fonctionnelle plus précise, telle qu'un revêtement intelligent à détection de lumière adaptative et des films composites multicouches plus minces, faisant des lunettes non seulement des outils pour corriger la vision, mais aussi des œuvres d'art portables qui combinent santé, mode et technologie.