O "filme tecnológico invisível" sobre óculos: revelação da tecnologia física de revestimento de vácuo negro de lentes e molduras

Quando você usa óculos de liga de titânio leves e confortáveis que permitem que você veja claramente em luz forte sem causar fadiga ocular, e a armação permanece brilhante e nova mesmo após o uso a longo prazo, e sua pele não apresenta nenhuma reação alérgica, tudo isso é inseparável de uma tecnologia chave - Revestimento por Deposição Física a Vácuo (PVD). Como o principal processo de tratamento de superfície na fabricação moderna de óculos, a tecnologia PVD aprimora simultaneamente as lentes e as armações: dando às lentes funções práticas como anti-luz azul e antirreflexo, e criando uma textura de superfície durável, bonita e amiga da pele para as armações. Esta "película invisível" aparentemente insignificante já se tornou o suporte central para melhorar a experiência de uso de óculos. Hoje, vamos desmistificar totalmente a tecnologia PVD por trás das lentes e armações de óculos.

Para entender a tecnologia de revestimento a vácuo físico no campo dos óculos, é preciso primeiro esclarecer sua definição central: Em um ambiente de alto vácuo, por meio de métodos físicos como sputtering por magnetron e evaporação, os materiais de revestimento como metais, cerâmicas e compostos são transformados em estados atômicos e iônicos, e então depositados na superfície das lentes ou armações de óculos para formar filmes ultrafinos. Esta tecnologia é abreviada como PVD (Physical Vapor Deposition) em inglês. Comparada com a galvanoplastia e o revestimento químico tradicionais, sua maior vantagem reside na uniformidade e densidade da camada de filme, forte adesão, respeito ao meio ambiente e ausência de poluição (sem emissão de metais pesados), e a capacidade de controlar com precisão a espessura e a composição da camada de filme, atendendo perfeitamente aos rigorosos requisitos dos óculos para precisão, segurança e durabilidade. Seja o revestimento funcional na lente ou o revestimento decorativo e protetor na armação, a tecnologia PVD pode alcançar um efeito "sob medida".

Vamos primeiro dar uma olhada no revestimento a vácuo físico da armação dos óculos - seu valor central reside na "atualização estética + proteção funcional", e é amplamente aplicado em materiais convencionais como liga de titânio e aço inoxidável. A armação, como um componente que entra em contato direto com a pele e é exposto ao ambiente externo por um longo tempo, tem requisitos extremamente altos para a resistência ao desgaste, resistência à corrosão e propriedades de contato com a pele do revestimento. E a tecnologia PVD atende precisamente a esses requisitos. O princípio central do revestimento PVD na armação é ajustar a combinação do material alvo e do gás reativo para formar diferentes camadas de filme de componentes na superfície da armação, alcançando assim várias cores e funções de proteção. Por exemplo, para armações de liga de titânio comuns, o material de base é cinza claro. Através do revestimento PVD, ele pode ser transformado em várias cores da moda, como ouro rosa, ouro champanhe e preto fosco, ao mesmo tempo em que forma uma película protetora dura que resiste à erosão do suor e cosméticos.

Os tipos comuns de revestimento PVD para armações de óculos podem ser classificados em duas categorias: camadas decorativas e camadas funcionais. As camadas decorativas são o núcleo para aprimorar a aparência das armações. Elas são obtidas através do processo de sputtering por magnetron: o efeito ouro rosa é produzido combinando um alvo de titânio com nitrogênio e uma pequena quantidade de metano para formar uma camada de nitreto de carbono (TiCN); o ouro champanhe é preparado ajustando a proporção de nitrogênio e argônio, resultando em uma camada de nitreto de titânio (TiN) com tonalidade mais suave; o preto fosco é uma camada de carbonitreto (TiC) formada pela reação de uma alta concentração de metano com o alvo de titânio, combinada com o pré-tratamento de jateamento de areia do material de base para obter uma textura fosca. A espessura dessas camadas geralmente varia entre 2 e 5 micrômetros, que é apenas um décimo do diâmetro de um fio de cabelo, mas ainda assim pode dar às armações de liga comuns a textura de metais preciosos de alta qualidade. As camadas funcionais se concentram nas necessidades práticas. Por exemplo, a camada de carbono semelhante a diamante (DLC) é preparada através do processo de revestimento por arco iônico, com uma dureza superior a HV2000, o que pode tornar a superfície da armação resistente ao desgaste e a arranhões, e mesmo após atrito a longo prazo, é improvável que produza arranhões; a camada anti-impressão digital é revestida com um composto fluorocarbonado especial, tornando as impressões digitais difíceis de aderir e tornando a limpeza mais conveniente.

Ao contrário da armação, que se concentra em funções "decorativas e protetoras", o cerne do revestimento a vácuo físico das lentes de óculos é a "otimização da função óptica", visando melhorar a clareza visual e proteger a saúde dos olhos. Como um meio para a refração da luz, a reflexão da superfície, a transmitância da luz e a capacidade anti-incrustante da lente afetam diretamente a experiência visual. E a tecnologia PVD pode resolver esses problemas ópticos sobrepondo várias camadas de filmes funcionais diferentes. O revestimento PVD da lente geralmente adota uma estrutura multicamadas empilhada, com cada camada de filme desempenhando funções diferentes. Os comumente vistos incluem filme antirreflexo, filme anti-luz azul, filme resistente ao desgaste, filme hidrofóbico e anti-incrustante, etc. A espessura total dessas camadas de filme é de apenas algumas centenas de nanômetros, mas ainda assim podem alcançar um efeito óptico "1 + 1 > 2".

O revestimento antirreflexo é a camada PVD (Physical Vapor Deposition) mais fundamental e importante da lente, e está equipado em quase todas as lentes ópticas. Sabemos que, quando a luz atinge a superfície da lente, ela produz reflexão, o que não apenas reduz a transmitância da luz e causa visão turva, mas também gera brilho (como o brilho da luz durante a condução noturna). O revestimento antirreflexo deposita várias camadas de filmes dielétricos, como óxido de silício e óxido de titânio, através do processo de sputtering por magnetron, e utiliza o princípio da "interferência do filme" para cancelar a reflexão da luz: quando a espessura da camada do filme é um quarto do comprimento de onda da luz incidente, a luz refletida se cancelará, melhorando significativamente a transmitância da luz. A transmitância da luz de uma lente não revestida é de aproximadamente 91%, enquanto após o revestimento PVD antirreflexo multicamadas, a transmitância da luz pode ser aumentada para mais de 98%, tornando a visão mais clara e brilhante. O revestimento anti-luz azul é uma camada funcional desenvolvida para atender às necessidades das pessoas modernas que usam dispositivos eletrônicos por um longo tempo. Adicionando óxidos metálicos especiais (como óxido de nióbio) à camada de filme e usando o processo PVD para controlar com precisão a estrutura da camada de filme, ele pode absorver seletivamente a luz azul prejudicial na faixa de 400-450 nanômetros, garantindo a transmissão normal da luz visível e reduzindo a estimulação da luz azul aos olhos, aliviando a fadiga ocular.

Além da camada de revestimento funcional óptico, o revestimento resistente ao desgaste e o revestimento hidrofóbico anti-incrustante das lentes também dependem do suporte da tecnologia PVD. Embora as lentes de resina sejam leves e resistentes a impactos, sua dureza superficial é relativamente baixa, tornando-as propensas a arranhões e afetando a transmitância da luz. O revestimento resistente ao desgaste é depositado com uma camada de filme de óxido de silício ou óxido de alumínio através do processo PVD, aumentando a dureza superficial das lentes do nível HB para acima do nível H. Mesmo com a limpeza diária, é improvável que cause arranhões. O revestimento hidrofóbico anti-incrustante é a "proteção de nível superior" das lentes. Ele é depositado com uma camada de filme de composto contendo flúor através de sputtering por magnetron, tornando a superfície das lentes com propriedades super-hidrofóbicas, com um ângulo de contato maior que 110 graus. Gotas de água caindo nas lentes rolarão automaticamente, e ao mesmo tempo, pode resistir à aderência de óleo, poeira e alcançar os efeitos de "fácil limpeza, antiembaçamento e anti-impressão digital". Essas camadas de revestimento funcional são precisamente sobrepostas através do processo PVD, tornando as lentes claras e duráveis, e também protegendo a saúde dos olhos.

Vale a pena notar que, embora os processos de revestimento PVD para as lentes e as armações sejam da mesma origem, devido às diferentes propriedades dos materiais, existem diferenças significativas nos detalhes do processo. O material de base da armação é principalmente metal (titânio, aço inoxidável, liga de alumínio), e antes do revestimento, é necessária a limpeza por plasma para remover o óleo da superfície e as camadas de óxido para aumentar a adesão da camada de revestimento; enquanto o material de base da lente é principalmente resina ou vidro, que é mais frágil. Durante o processo de revestimento, a temperatura da cavidade precisa ser estritamente controlada (geralmente abaixo de 100°C) para evitar a deformação da lente. Em termos de seleção de processo, o revestimento decorativo para a armação usa principalmente sputtering por magnetron para garantir camadas de revestimento uniformes e finas; enquanto o revestimento funcional para a lente adota principalmente sputtering por magnetron multi-alvo, que pode empilhar com precisão várias camadas de componentes diferentes. Além disso, os padrões de detecção para as camadas de revestimento dos dois também são diferentes: o revestimento na armação se concentra na resistência ao desgaste, resistência à corrosão e consistência da cor, e precisa passar por testes de névoa salina, testes de atrito, etc.; o revestimento na lente se concentra no desempenho óptico, e precisa testar indicadores ópticos como transmitância da luz, refletância e taxa de bloqueio da luz azul.

A tecnologia de revestimento a vácuo físico não apenas aprimora o desempenho e a aparência dos óculos, mas também promove o desenvolvimento verde da indústria de óculos. O processo de galvanoplastia tradicional para a produção de armações gera águas residuais contendo metais pesados, poluindo o meio ambiente. No entanto, o processo PVD é realizado inteiramente em um ambiente de alto vácuo, sem a necessidade de eletrólitos químicos, resultando em zero emissão de metais pesados e zero poluição, o que está alinhado com a tendência global de proteção ambiental. Para lentes, em comparação com os revestimentos químicos tradicionais, o revestimento PVD tem uma camada de filme mais uniforme, maior adesão, vida útil mais longa e reduz a necessidade de substituição da lente devido ao descolamento do revestimento, reduzindo indiretamente o consumo de recursos. Hoje em dia, o revestimento PVD se tornou uma tecnologia padrão para óculos de gama média a alta. Seja uma armação de liga de titânio com preço de mil yuans ou uma lente com função anti-luz azul, todos eles dependem dessa tecnologia negra para suporte.

Das cores da moda da armação à visão clara das lentes, a tecnologia de revestimento por deposição física a vácuo, com seu artesanato micrométrico preciso, redefiniu a experiência de uso de óculos. Esta "película tecnológica invisível" pode parecer insignificante, mas incorpora a integração e inovação da ciência dos materiais e da tecnologia óptica. Ele não apenas atende à busca das pessoas pela estética dos óculos, mas também protege a saúde dos olhos. Quando usarmos óculos da próxima vez, podemos prestar atenção: o brilho quente da armação e a transparência clara das lentes são todo o "calor tecnológico" concedido pela tecnologia PVD. Com o avanço contínuo da tecnologia, o futuro revestimento PVD para óculos alcançará uma personalização funcional mais precisa, como revestimento inteligente de detecção de luz adaptável e filmes compostos multicamadas mais finos, tornando os óculos não apenas ferramentas para corrigir a visão, mas também obras de arte vestíveis que combinam saúde, moda e tecnologia.