Η «αόρατη τεχνολογία φιλμ» στα γυαλιά: Αποκαλύπτοντας την τεχνολογία μαύρης επίστρωσης φυσικού κενού σε φακούς και σκελετούς

Όταν φοράτε ελαφριά και άνετα γυαλιά από κράμα τιτανίου που σας επιτρέπουν να βλέπετε καθαρά σε έντονο φως χωρίς να καταπονείτε τα μάτια σας, και το πλαίσιο παραμένει γυαλιστερό και καινούργιο ακόμα και μετά από μακροχρόνια χρήση, και το δέρμα σας δεν παρουσιάζει αλλεργική αντίδραση, όλα αυτά είναι αδιαχώριστα από μια βασική τεχνολογία - Επίστρωση Φυσικής Εναπόθεσης κενού (PVD). Ως η βασική διαδικασία επιφανειακής επεξεργασίας στη σύγχρονη κατασκευή γυαλιών, η τεχνολογία PVD ενισχύει ταυτόχρονα τόσο τους φακούς όσο και τα πλαίσια: δίνοντας στους φακούς πρακτικές λειτουργίες όπως το αντι-μπλε φως και η αντιανακλαστικότητα, και δημιουργώντας μια ανθεκτική, όμορφη και φιλική προς το δέρμα υφή επιφάνειας για τα πλαίσια. Αυτή η φαινομενικά ασήμαντη «αόρατη μεμβράνη» έχει ήδη γίνει η βασική υποστήριξη για τη βελτίωση της εμπειρίας χρήσης γυαλιών. Σήμερα, θα απομυθοποιήσουμε πλήρως την τεχνολογία PVD πίσω από τους φακούς και τα πλαίσια γυαλιών.

Για να κατανοήσουμε την τεχνολογία φυσικής επίστρωσης κενού στον τομέα των γυαλιών, πρέπει πρώτα να διευκρινίσουμε τον βασικό της ορισμό: Σε ένα περιβάλλον υψηλού κενού, μέσω φυσικών μεθόδων όπως η εκτόξευση μαγνητρονίου και η εξάτμιση, τα υλικά επίστρωσης όπως μέταλλα, κεραμικά και ενώσεις μετατρέπονται σε ατομικές και ιοντικές καταστάσεις και στη συνέχεια εναποτίθενται στην επιφάνεια των φακών ή των πλαισίων των γυαλιών για να σχηματίσουν εξαιρετικά λεπτές μεμβράνες. Αυτή η τεχνολογία συντομεύεται ως PVD (Physical Vapor Deposition) στα Αγγλικά. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και τη χημική επίστρωση, το μεγαλύτερο πλεονέκτημά της έγκειται στην ομοιομορφία και την πυκνότητα του στρώματος φιλμ, την ισχυρή πρόσφυση, την περιβαλλοντική φιλικότητα και την έλλειψη ρύπανσης (χωρίς εκπομπή βαρέων μετάλλων) και την ικανότητα ακριβούς ελέγχου του πάχους και της σύνθεσης του στρώματος φιλμ, ικανοποιώντας τέλεια τις αυστηρές απαιτήσεις των γυαλιών για ακρίβεια, ασφάλεια και ανθεκτικότητα. Είτε πρόκειται για τη λειτουργική επίστρωση στον φακό είτε για τη διακοσμητική και προστατευτική επίστρωση στο πλαίσιο, η τεχνολογία PVD μπορεί να επιτύχει ένα αποτέλεσμα «κατά παραγγελία».

Ας ρίξουμε πρώτα μια ματιά στη φυσική επίστρωση κενού του πλαισίου των γυαλιών - η βασική της αξία έγκειται στην «αισθητική αναβάθμιση + λειτουργική προστασία» και εφαρμόζεται ευρέως σε βασικά υλικά όπως το κράμα τιτανίου και ο ανοξείδωτος χάλυβας. Το πλαίσιο, ως ένα στοιχείο που έρχεται σε άμεση επαφή με το δέρμα και εκτίθεται στο εξωτερικό περιβάλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα, έχει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για την αντοχή στη φθορά, την αντοχή στη διάβρωση και τις φιλικές προς το δέρμα ιδιότητες της επίστρωσης. Και η τεχνολογία PVD ικανοποιεί ακριβώς αυτές τις απαιτήσεις. Η βασική αρχή της επίστρωσης PVD στο πλαίσιο είναι η προσαρμογή του συνδυασμού του υλικού στόχου και του αντιδραστικού αερίου για τη δημιουργία διαφορετικών στρωμάτων φιλμ συστατικών στην επιφάνεια του πλαισίου, επιτυγχάνοντας έτσι διάφορα χρώματα και προστατευτικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, για τα κοινά πλαίσια από κράμα τιτανίου, το βασικό υλικό είναι ανοιχτό γκρι. Μέσω της επίστρωσης PVD, μπορεί να μετατραπεί σε διάφορα μοντέρνα χρώματα όπως ροζ χρυσό, χρυσό σαμπάνιας και ματ μαύρο, ενώ σχηματίζει μια σκληρή προστατευτική μεμβράνη που αντιστέκεται στη διάβρωση του ιδρώτα και των καλλυντικών.

Οι κοινοί τύποι επίστρωσης PVD για πλαίσια γυαλιών μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες: διακοσμητικά στρώματα και λειτουργικά στρώματα. Τα διακοσμητικά στρώματα είναι ο πυρήνας για την ενίσχυση της εμφάνισης των πλαισίων. Επιτυγχάνονται μέσω της διαδικασίας εκτόξευσης μαγνητρονίου: το εφέ ροζ χρυσού παράγεται συνδυάζοντας έναν στόχο τιτανίου με άζωτο και μια μικρή ποσότητα μεθανίου για να σχηματιστεί ένα στρώμα νιτριδίου άνθρακα (TiCN). ο χρυσός σαμπάνιας παρασκευάζεται ρυθμίζοντας την αναλογία αζώτου και αργού, με αποτέλεσμα ένα πιο απαλό χρωματισμένο στρώμα νιτριδίου τιτανίου (TiN). το ματ μαύρο είναι ένα στρώμα ανθρακονιτριδίου (TiC) που σχηματίζεται από την αντίδραση μιας υψηλής συγκέντρωσης μεθανίου με τον στόχο τιτανίου, σε συνδυασμό με την προεπεξεργασία αμμοβολής του βασικού υλικού για την επίτευξη ματ υφής. Το πάχος αυτών των στρωμάτων είναι συνήθως μεταξύ 2 και 5 μικρομέτρων, που είναι μόνο το ένα δέκατο της διαμέτρου μιας τρίχας, ωστόσο μπορούν να δώσουν στα συνηθισμένα πλαίσια κράματος την υφή πολύτιμων μετάλλων υψηλής ποιότητας. Τα λειτουργικά στρώματα επικεντρώνονται στις πρακτικές ανάγκες. Για παράδειγμα, το στρώμα άνθρακα τύπου διαμαντιού (DLC) παρασκευάζεται μέσω της διαδικασίας επίστρωσης ιόντων τόξου, με σκληρότητα άνω των HV2000, η οποία μπορεί να κάνει την επιφάνεια του πλαισίου ανθεκτική στη φθορά και τις γρατσουνιές, και ακόμη και μετά από μακροχρόνια τριβή, είναι απίθανο να προκαλέσει γρατσουνιές. το στρώμα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων είναι επικαλυμμένο με μια ειδική φθοράνθρακα ένωση, καθιστώντας τα δακτυλικά αποτυπώματα δύσκολο να προσκολληθούν και καθιστώντας τον καθαρισμό πιο βολικό.

Σε αντίθεση με το πλαίσιο που εστιάζει σε «διακοσμητικές και προστατευτικές» λειτουργίες, ο πυρήνας της φυσικής επίστρωσης κενού των φακών γυαλιών είναι η «βελτιστοποίηση οπτικής λειτουργίας», με στόχο την ενίσχυση της οπτικής καθαρότητας και την προστασία της υγείας των ματιών. Ως μέσο για τη διάθλαση του φωτός, η επιφανειακή αντανάκλαση, η διαπερατότητα του φωτός και η ικανότητα κατά της ρύπανσης του φακού επηρεάζουν άμεσα την οπτική εμπειρία. Και η τεχνολογία PVD μπορεί να λύσει αυτά τα οπτικά προβλήματα επικαλύπτοντας πολλαπλά στρώματα διαφορετικών λειτουργικών φιλμ. Η επίστρωση PVD του φακού υιοθετεί συνήθως μια πολυστρωματική δομή, με κάθε στρώμα φιλμ να φέρει διαφορετικές λειτουργίες. Τα κοινώς εμφανιζόμενα περιλαμβάνουν αντιανακλαστικό φιλμ, αντι-μπλε φως φιλμ, ανθεκτικό στη φθορά φιλμ, υδρόφοβο και αντιρρυπαντικό φιλμ κ.λπ. Το συνολικό πάχος αυτών των στρωμάτων φιλμ είναι μόνο μερικές εκατοντάδες νανόμετρα, ωστόσο μπορούν να επιτύχουν ένα οπτικό αποτέλεσμα «1 + 1 > 2».

Η αντιανακλαστική επίστρωση είναι το πιο θεμελιώδες και σημαντικό στρώμα PVD (Physical Vapor Deposition) του φακού και είναι εξοπλισμένο σε σχεδόν όλους τους οπτικούς φακούς. Γνωρίζουμε ότι όταν το φως χτυπά την επιφάνεια του φακού, θα παράγει αντανάκλαση, η οποία όχι μόνο μειώνει τη διαπερατότητα του φωτός και προκαλεί θολή όραση, αλλά και δημιουργεί λάμψη (όπως η λάμψη του φωτός κατά την οδήγηση τη νύχτα). Η αντιανακλαστική επίστρωση εναποθέτει πολλαπλά στρώματα διηλεκτρικών φιλμ όπως οξείδιο του πυριτίου και οξείδιο του τιτανίου μέσω της διαδικασίας εκτόξευσης μαγνητρονίου και χρησιμοποιεί την αρχή της «παρεμβολής φιλμ» για να ακυρώσει την αντανάκλαση του φωτός: όταν το πάχος του στρώματος φιλμ είναι το ένα τέταρτο του μήκους κύματος του προσπίπτοντος φωτός, το ανακλώμενο φως θα αλληλοακυρωθεί, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά τη διαπερατότητα του φωτός. Η διαπερατότητα του φωτός ενός μη επικαλυμμένου φακού είναι περίπου 91%, ενώ μετά την πολυστρωματική αντιανακλαστική επίστρωση PVD, η διαπερατότητα του φωτός μπορεί να αυξηθεί σε πάνω από 98%, καθιστώντας την όραση πιο καθαρή και φωτεινή. Η επίστρωση κατά του μπλε φωτός είναι ένα λειτουργικό στρώμα που αναπτύχθηκε για να καλύψει τις ανάγκες των σύγχρονων ανθρώπων που χρησιμοποιούν ηλεκτρονικές συσκευές για μεγάλο χρονικό διάστημα. Προσθέτοντας ειδικά μεταλλικά οξείδια (όπως οξείδιο του νιοβίου) στο στρώμα φιλμ και χρησιμοποιώντας τη διαδικασία PVD για τον ακριβή έλεγχο της δομής του στρώματος φιλμ, μπορεί να απορροφήσει επιλεκτικά το επιβλαβές μπλε φως στην περιοχή των 400-450 νανομέτρων, διασφαλίζοντας παράλληλα την κανονική μετάδοση του ορατού φωτός και μειώνοντας τη διέγερση του μπλε φωτός στα μάτια, ανακουφίζοντας την κόπωση των ματιών.

Εκτός από το στρώμα οπτικής λειτουργικής επίστρωσης, η επίστρωση ανθεκτική στη φθορά και η υδρόφοβη αντιρρυπαντική επίστρωση των φακών βασίζονται επίσης στην υποστήριξη της τεχνολογίας PVD. Αν και οι φακοί ρητίνης είναι ελαφριοί και ανθεκτικοί στην κρούση, η σκληρότητα της επιφάνειάς τους είναι σχετικά χαμηλή, καθιστώντας τους επιρρεπείς σε γρατσουνιές και επηρεάζοντας τη διαπερατότητα του φωτός. Η επίστρωση ανθεκτική στη φθορά εναποτίθεται με ένα στρώμα φιλμ οξειδίου του πυριτίου ή οξειδίου του αλουμινίου μέσω της διαδικασίας PVD, αυξάνοντας τη σκληρότητα της επιφάνειας των φακών από το επίπεδο HB σε πάνω από το επίπεδο H. Ακόμη και με το καθημερινό σκούπισμα, είναι απίθανο να προκαλέσει γρατσουνιές. Η υδρόφοβη αντιρρυπαντική επίστρωση είναι η «κορυφαία προστασία» των φακών. Εναποτίθεται με ένα στρώμα φιλμ που περιέχει φθόριο μέσω εκτόξευσης μαγνητρονίου, κάνοντας την επιφάνεια των φακών να εμφανίζει υπερυδρόφοβες ιδιότητες, με γωνία επαφής μεγαλύτερη από 110 μοίρες. Οι σταγόνες νερού που πέφτουν στους φακούς θα κυλήσουν αυτόματα και ταυτόχρονα, μπορεί να αντισταθεί στην προσκόλληση λαδιού, σκόνης και να επιτύχει τα αποτελέσματα του «εύκολου καθαρισμού, κατά της ομίχλης και κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων». Αυτά τα λειτουργικά στρώματα επίστρωσης επικαλύπτονται με ακρίβεια μέσω της διαδικασίας PVD, καθιστώντας τους φακούς τόσο καθαρούς όσο και ανθεκτικούς, και προστατεύοντας επίσης την υγεία των ματιών.

Αξίζει να σημειωθεί ότι αν και οι διαδικασίες επίστρωσης PVD για τους φακούς και τα πλαίσια έχουν την ίδια προέλευση, λόγω των διαφορετικών ιδιοτήτων των υλικών, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις λεπτομέρειες της διαδικασίας. Το βασικό υλικό του πλαισίου είναι ως επί το πλείστον μέταλλο (τιτάνιο, ανοξείδωτος χάλυβας, κράμα αλουμινίου) και πριν από την επίστρωση, απαιτείται καθαρισμός πλάσματος για την απομάκρυνση του λαδιού και των στρωμάτων οξειδίου της επιφάνειας για την ενίσχυση της πρόσφυσης του στρώματος επίστρωσης. ενώ το βασικό υλικό του φακού είναι ως επί το πλείστον ρητίνη ή γυαλί, το οποίο είναι πιο εύθραυστο. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επίστρωσης, η θερμοκρασία της κοιλότητας πρέπει να ελέγχεται αυστηρά (συνήθως κάτω από 100°C) για να αποφευχθεί η παραμόρφωση του φακού. Όσον αφορά την επιλογή της διαδικασίας, η διακοσμητική επίστρωση για το πλαίσιο χρησιμοποιεί κυρίως εκτόξευση μαγνητρονίου για να εξασφαλίσει ομοιόμορφα και λεπτά στρώματα επίστρωσης. ενώ η λειτουργική επίστρωση για τον φακό υιοθετεί ως επί το πλείστον εκτόξευση μαγνητρονίου πολλαπλών στόχων, η οποία μπορεί να στοιβάζει με ακρίβεια πολλαπλά στρώματα διαφορετικών συστατικών. Επιπλέον, τα πρότυπα ανίχνευσης για τα στρώματα επίστρωσης των δύο είναι επίσης διαφορετικά: η επίστρωση στο πλαίσιο επικεντρώνεται στην αντοχή στη φθορά, την αντοχή στη διάβρωση και τη συνέπεια του χρώματος και πρέπει να περάσει δοκιμές ψεκασμού αλατιού, δοκιμές τριβής κ.λπ. η επίστρωση στον φακό επικεντρώνεται στην οπτική απόδοση και πρέπει να δοκιμάσει οπτικούς δείκτες όπως διαπερατότητα φωτός, ανακλαστικότητα και ρυθμός μπλοκαρίσματος μπλε φωτός.

Η τεχνολογία φυσικής επίστρωσης κενού όχι μόνο ενισχύει την απόδοση και την εμφάνιση των γυαλιών, αλλά προωθεί και την πράσινη ανάπτυξη της βιομηχανίας γυαλιών. Η παραδοσιακή διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης για την παραγωγή πλαισίων δημιουργεί λύματα που περιέχουν βαρέα μέταλλα, ρυπαίνοντας το περιβάλλον. Ωστόσο, η διαδικασία PVD πραγματοποιείται εξ ολοκλήρου σε περιβάλλον υψηλού κενού, χωρίς την ανάγκη χημικών ηλεκτρολυτών, με αποτέλεσμα μηδενική εκπομπή βαρέων μετάλλων και μηδενική ρύπανση, κάτι που ευθυγραμμίζεται με την παγκόσμια τάση προστασίας του περιβάλλοντος. Για τους φακούς, σε σύγκριση με τις παραδοσιακές χημικές επιστρώσεις, η επίστρωση PVD έχει ένα πιο ομοιόμορφο στρώμα φιλμ, ισχυρότερη πρόσφυση, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και μειώνει την ανάγκη αντικατάστασης φακών λόγω αποκόλλησης της επίστρωσης, μειώνοντας έμμεσα την κατανάλωση πόρων. Σήμερα, η επίστρωση PVD έχει γίνει μια τυπική τεχνολογία για γυαλιά μεσαίας έως υψηλής ποιότητας. Είτε πρόκειται για ένα πλαίσιο από κράμα τιτανίου που κοστίζει χίλια γιουάν είτε για έναν φακό με λειτουργία κατά του μπλε φωτός, όλα βασίζονται σε αυτήν τη μαύρη τεχνολογία για υποστήριξη.

Από τα μοντέρνα χρώματα του πλαισίου έως την καθαρή όραση των φακών, η τεχνολογία επίστρωσης φυσικής εναπόθεσης κενού, με την ακριβή μικρομετρική της δεξιοτεχνία, έχει επαναπροσδιορίσει την εμπειρία χρήσης γυαλιών. Αυτή η «αόρατη τεχνολογική μεμβράνη» μπορεί να φαίνεται ασήμαντη, αλλά ενσωματώνει την ενσωμάτωση και την καινοτομία της επιστήμης των υλικών και της οπτικής τεχνολογίας. Όχι μόνο ικανοποιεί την επιδίωξη των ανθρώπων για την αισθητική των γυαλιών, αλλά προστατεύει και την υγεία των ματιών. Όταν φοράμε γυαλιά την επόμενη φορά, θα μπορούσαμε επίσης να δώσουμε προσοχή: η ζεστή λάμψη του πλαισίου και η καθαρή διαφάνεια των φακών είναι όλη η «τεχνολογική ζεστασιά» που χαρίζει η τεχνολογία PVD. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας, η μελλοντική επίστρωση PVD για γυαλιά θα επιτύχει πιο ακριβή λειτουργική προσαρμογή, όπως η έξυπνη επίστρωση προσαρμοσμένης ανίχνευσης φωτός και τα λεπτότερα πολυστρωματικά σύνθετα φιλμ, καθιστώντας τα γυαλιά όχι μόνο εργαλεία για τη διόρθωση της όρασης, αλλά και φορητά έργα τέχνης που συνδυάζουν την υγεία, τη μόδα και την τεχνολογία.