«فیلم فناوری نامرئی» روی عینک: رونمایی از فناوری سیاه پوشش خلاء فیزیکی لنزها و قاب

وقتی عینک‌های آلیاژ تیتانیومی سبک و راحتی را به چشم می‌زنید که به شما امکان می‌دهد در نور شدید به وضوح ببینید، بدون اینکه باعث خستگی چشم شود، و قاب حتی پس از استفاده طولانی‌مدت براق و نو باقی می‌ماند، و پوست شما هیچ واکنشی آلرژیک نشان نمی‌دهد، همه اینها از یک فناوری کلیدی جدایی‌ناپذیر است - پوشش رسوب‌گذاری فیزیکی در خلاء (PVD). به عنوان فرآیند اصلی تصفیه سطح در تولید عینک‌های مدرن، فناوری PVD همزمان لنزها و قاب‌ها را تقویت می‌کند: به لنزها عملکردهای عملی مانند ضد نور آبی و ضد انعکاس می‌دهد و بافت سطحی بادوام، زیبا و سازگار با پوست را برای قاب‌ها ایجاد می‌کند. این «فیلم نامرئی» به ظاهر بی‌اهمیت، در حال حاضر به پشتیبانی اصلی برای بهبود تجربه استفاده از عینک تبدیل شده است. امروز، ما به طور کامل فناوری PVD پشت لنزها و قاب‌های عینک را رمزگشایی خواهیم کرد.

برای درک فناوری پوشش خلاء فیزیکی در زمینه عینک، ابتدا باید تعریف اصلی آن را روشن کرد: در یک محیط خلاء بالا، از طریق روش‌های فیزیکی مانند پاشش مگنترون و تبخیر، مواد پوششی مانند فلزات، سرامیک‌ها و ترکیبات به حالت اتمی و یونی تبدیل می‌شوند و سپس روی سطح لنزهای عینک یا قاب‌ها رسوب می‌کنند تا فیلم‌های فوق‌العاده نازک تشکیل دهند. این فناوری در زبان انگلیسی به اختصار PVD (رسوب‌گذاری بخار فیزیکی) نامیده می‌شود. در مقایسه با آبکاری سنتی و پوشش شیمیایی، بزرگترین مزیت آن در یکنواختی و چگالی لایه فیلم، چسبندگی قوی، سازگاری با محیط زیست و عدم آلودگی (عدم انتشار فلزات سنگین) و توانایی کنترل دقیق ضخامت و ترکیب لایه فیلم نهفته است که کاملاً الزامات سختگیرانه عینک را برای دقت، ایمنی و دوام برآورده می‌کند. چه پوشش عملکردی روی لنز باشد و چه پوشش تزئینی و محافظتی روی قاب، فناوری PVD می‌تواند به اثر «سفارشی» دست یابد.

بیایید ابتدا نگاهی به پوشش خلاء فیزیکی قاب عینک بیندازیم - ارزش اصلی آن در «ارتقاء زیبایی‌شناختی + محافظت عملکردی» نهفته است و به طور گسترده در مواد اصلی مانند آلیاژ تیتانیوم و فولاد ضد زنگ استفاده می‌شود. قاب، به عنوان یک جزء که مستقیماً با پوست در تماس است و برای مدت طولانی در معرض محیط خارجی قرار دارد، الزامات بسیار بالایی برای مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و خواص سازگار با پوست پوشش دارد. و فناوری PVD دقیقاً این الزامات را برآورده می‌کند. اصل اصلی پوشش PVD روی قاب، تنظیم ترکیب ماده هدف و گاز واکنشی برای تشکیل لایه‌های فیلم با اجزای مختلف روی سطح قاب است، در نتیجه رنگ‌ها و عملکردهای محافظتی مختلفی به دست می‌آید. به عنوان مثال، برای قاب‌های آلیاژ تیتانیوم رایج، ماده پایه خاکستری روشن است. از طریق پوشش PVD، می‌توان آن را به رنگ‌های مد روز مختلفی مانند رزگلد، طلایی شامپاینی و مشکی مات تبدیل کرد، در حالی که یک فیلم محافظ سخت تشکیل می‌دهد که در برابر فرسایش عرق و لوازم آرایشی مقاومت می‌کند.

انواع رایج پوشش PVD برای قاب‌های عینک را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: لایه‌های تزئینی و لایه‌های عملکردی. لایه‌های تزئینی هسته اصلی برای افزایش ظاهر قاب‌ها هستند. آنها از طریق فرآیند پاشش مگنترون به دست می‌آیند: اثر رزگلد با ترکیب یک هدف تیتانیوم با نیتروژن و مقدار کمی متان برای تشکیل یک لایه نیترید کربن (TiCN) تولید می‌شود. طلایی شامپاینی با تنظیم نسبت نیتروژن و آرگون تهیه می‌شود که منجر به یک لایه نیترید تیتانیوم (TiN) با رنگ ملایم‌تر می‌شود. مشکی مات یک لایه کربونیترید (TiC) است که در اثر واکنش غلظت بالایی از متان با هدف تیتانیوم تشکیل می‌شود، همراه با پیش‌تصفیه سندبلاست ماده پایه برای دستیابی به بافت مات. ضخامت این لایه‌ها معمولاً بین 2 تا 5 میکرومتر است که تنها یک دهم قطر یک تار مو است، با این حال می‌توانند به قاب‌های آلیاژی معمولی بافت فلزات گرانبهای سطح بالا را بدهند. لایه‌های عملکردی بر نیازهای عملی تمرکز دارند. به عنوان مثال، لایه کربن الماس‌مانند (DLC) از طریق فرآیند آبکاری یونی قوس تهیه می‌شود، با سختی بیش از HV2000، که می‌تواند سطح قاب را در برابر سایش و خراش مقاوم کند و حتی پس از اصطکاک طولانی‌مدت، بعید است که خراش ایجاد کند. لایه ضد اثر انگشت با یک ترکیب فلوئوروکربن خاص پوشانده شده است و باعث می‌شود اثر انگشت به سختی بچسبد و تمیز کردن را راحت‌تر می‌کند.

برخلاف قاب که بر عملکردهای «تزئینی و محافظتی» تمرکز دارد، هسته اصلی پوشش خلاء فیزیکی لنزهای عینک «بهینه‌سازی عملکرد نوری» است که هدف آن افزایش وضوح دید و محافظت از سلامت چشم است. به عنوان یک واسطه برای شکست نور، بازتاب سطح، عبور نور و توانایی ضد رسوب لنز مستقیماً بر تجربه بصری تأثیر می‌گذارد. و فناوری PVD می‌تواند این مشکلات نوری را با روی هم قرار دادن چندین لایه از فیلم‌های عملکردی مختلف حل کند. پوشش PVD لنز معمولاً ساختار چند لایه انباشته را اتخاذ می‌کند که هر لایه فیلم عملکردهای متفاوتی را تحمل می‌کند. موارد رایج شامل فیلم ضد انعکاس، فیلم ضد نور آبی، فیلم مقاوم در برابر سایش، فیلم آبگریز و ضد رسوب و غیره است. ضخامت کل این لایه‌های فیلم تنها چند صد نانومتر است، با این حال می‌توانند به اثر نوری «1 + 1 > 2» دست یابند.

پوشش ضد انعکاس اساسی‌ترین و مهم‌ترین لایه PVD (رسوب‌گذاری بخار فیزیکی) لنز است و تقریباً در تمام لنزهای نوری تعبیه شده است. ما می‌دانیم که وقتی نور به سطح لنز برخورد می‌کند، بازتاب ایجاد می‌کند که نه تنها عبور نور را کاهش می‌دهد و باعث تاری دید می‌شود، بلکه باعث ایجاد خیرگی نیز می‌شود (مانند خیرگی نور در هنگام رانندگی در شب). پوشش ضد انعکاس چندین لایه از فیلم‌های دی‌الکتریک مانند اکسید سیلیکون و اکسید تیتانیوم را از طریق فرآیند پاشش مگنترون رسوب می‌دهد و از اصل «تداخل فیلم» برای حذف بازتاب نور استفاده می‌کند: هنگامی که ضخامت لایه فیلم یک چهارم طول موج نور فرودی باشد، نور منعکس شده یکدیگر را حذف می‌کنند، در نتیجه عبور نور را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند. عبور نور یک لنز بدون پوشش تقریباً 91٪ است، در حالی که پس از پوشش PVD ضد انعکاس چند لایه، عبور نور را می‌توان به بیش از 98٪ افزایش داد و دید را واضح‌تر و روشن‌تر کرد. پوشش ضد نور آبی یک لایه عملکردی است که برای پاسخگویی به نیازهای افراد مدرنی که برای مدت طولانی از دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌کنند، توسعه یافته است. با افزودن اکسیدهای فلزی خاص (مانند اکسید نیوبیم) به لایه فیلم و استفاده از فرآیند PVD برای کنترل دقیق ساختار لایه فیلم، می‌تواند به طور انتخابی نور آبی مضر را در محدوده 400-450 نانومتر جذب کند، در حالی که انتقال طبیعی نور مرئی را تضمین می‌کند و تحریک نور آبی به چشم را کاهش می‌دهد و خستگی چشم را کاهش می‌دهد.

جدا از لایه پوشش عملکردی نوری، پوشش مقاوم در برابر سایش و پوشش ضد رسوب آبگریز لنزها نیز به پشتیبانی فناوری PVD متکی هستند. اگرچه لنزهای رزینی سبک وزن و مقاوم در برابر ضربه هستند، اما سختی سطح آنها نسبتاً کم است و باعث می‌شود مستعد خراش شوند و بر عبور نور تأثیر بگذارند. پوشش مقاوم در برابر سایش با یک لایه فیلم اکسید سیلیکون یا اکسید آلومینیوم از طریق فرآیند PVD رسوب می‌کند و سختی سطح لنزها را از سطح HB به بالای سطح H افزایش می‌دهد. حتی با پاک کردن روزانه، بعید است که باعث ایجاد خراش شود. پوشش ضد رسوب آبگریز «حفاظت سطح بالا» لنزها است. با یک لایه فیلم ترکیب حاوی فلوئور از طریق پاشش مگنترون رسوب می‌کند و باعث می‌شود سطح لنزها خواص فوق آبگریز داشته باشد، با زاویه تماس بیشتر از 110 درجه. قطرات آب که روی لنزها می‌افتند به طور خودکار از بین می‌روند و در عین حال می‌تواند در برابر چسبیدن روغن، گرد و غبار مقاومت کند و به اثرات «تمیز کردن آسان، ضد مه و ضد اثر انگشت» دست یابد. این لایه‌های پوشش عملکردی به طور دقیق از طریق فرآیند PVD روی هم قرار می‌گیرند و لنزها را هم شفاف و هم بادوام می‌کنند و همچنین از سلامت چشم‌ها محافظت می‌کنند.

شایان ذکر است که اگرچه فرآیندهای پوشش PVD برای لنزها و قاب‌ها از یک منشأ هستند، اما به دلیل خواص مواد مختلف، تفاوت‌های قابل توجهی در جزئیات فرآیند وجود دارد. ماده پایه قاب بیشتر فلز است (تیتانیوم، فولاد ضد زنگ، آلیاژ آلومینیوم) و قبل از پوشش، تمیز کردن پلاسما برای از بین بردن روغن سطح و لایه‌های اکسید برای افزایش چسبندگی لایه پوشش مورد نیاز است. در حالی که ماده پایه لنز بیشتر رزین یا شیشه است که شکننده‌تر است. در طول فرآیند پوشش، دمای محفظه باید به شدت کنترل شود (معمولاً زیر 100 درجه سانتی‌گراد) تا از تغییر شکل لنز جلوگیری شود. از نظر انتخاب فرآیند، پوشش تزئینی برای قاب عمدتاً از پاشش مگنترون برای اطمینان از لایه‌های پوشش یکنواخت و ظریف استفاده می‌کند. در حالی که پوشش عملکردی برای لنز بیشتر از پاشش مگنترون چند هدفه استفاده می‌کند که می‌تواند چندین لایه از اجزای مختلف را دقیقاً روی هم قرار دهد. علاوه بر این، استانداردهای تشخیص برای لایه‌های پوشش این دو نیز متفاوت است: پوشش روی قاب بر مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و ثبات رنگ تمرکز دارد و باید آزمایش‌های اسپری نمک، آزمایش‌های اصطکاک و غیره را پشت سر بگذارد. پوشش روی لنز بر عملکرد نوری تمرکز دارد و باید شاخص‌های نوری مانند عبور نور، بازتاب و میزان مسدود کردن نور آبی را آزمایش کند.

فناوری پوشش خلاء فیزیکی نه تنها عملکرد و ظاهر عینک را افزایش می‌دهد، بلکه توسعه سبز صنعت عینک را نیز ارتقا می‌دهد. فرآیند آبکاری سنتی برای تولید قاب، فاضلاب حاوی فلزات سنگین تولید می‌کند که محیط زیست را آلوده می‌کند. با این حال، فرآیند PVD کاملاً در یک محیط خلاء بالا انجام می‌شود، بدون نیاز به الکترولیت‌های شیمیایی، که منجر به عدم انتشار فلزات سنگین و عدم آلودگی می‌شود که با روند جهانی حفاظت از محیط زیست همسو است. برای لنزها، در مقایسه با پوشش‌های شیمیایی سنتی، پوشش PVD دارای یک لایه فیلم یکنواخت‌تر، چسبندگی قوی‌تر، عمر طولانی‌تر است و نیاز به تعویض لنز به دلیل جدا شدن پوشش را کاهش می‌دهد و به طور غیرمستقیم مصرف منابع را کاهش می‌دهد. امروزه، پوشش PVD به یک فناوری استاندارد برای عینک‌های میان‌رده تا رده بالا تبدیل شده است. چه یک قاب آلیاژ تیتانیوم با قیمت هزاران تومان باشد و چه یک لنز با عملکرد ضد نور آبی، همه آنها برای پشتیبانی به این فناوری سیاه متکی هستند.

از رنگ‌های مد روز قاب گرفته تا دید واضح لنزها، فناوری پوشش رسوب‌گذاری فیزیکی در خلاء، با هنر دقیق میکرومتریک خود، تجربه استفاده از عینک را دوباره تعریف کرده است. این «فیلم فناوری نامرئی» ممکن است بی‌اهمیت به نظر برسد، اما تجسمی از ادغام و نوآوری علم مواد و فناوری نوری است. این نه تنها نیاز مردم به زیبایی‌شناسی عینک را برآورده می‌کند، بلکه از سلامت چشم‌ها نیز محافظت می‌کند. دفعه بعد که عینک می‌زنیم، ممکن است توجه کنیم: درخشش گرم قاب و شفافیت واضح لنزها، همگی «گرمی فناوری» هستند که توسط فناوری PVD اعطا شده است. با پیشرفت مداوم فناوری، پوشش PVD آینده برای عینک به سفارشی‌سازی عملکردی دقیق‌تری دست خواهد یافت، مانند پوشش هوشمند حسگر نور تطبیقی و فیلم‌های کامپوزیت چند لایه نازک‌تر، که عینک را نه تنها ابزاری برای اصلاح دید، بلکه آثار هنری پوشیدنی که سلامت، مد و فناوری را ترکیب می‌کند.