為何仿生蛾眼結(jié)構(gòu)成為 AR 鍍膜新寵？

需要增透減反技術(shù)可以聯(lián)系我們上海工廠18917106313

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

  在智能手機、VR 設(shè)備等顯示終端的技術(shù)演進(jìn)中，“陽光下清晰顯示” 始終是用戶體驗的核心痛點。傳統(tǒng) AR 鍍膜通過多層膜干涉實現(xiàn)減反，但面臨窄波段、視角敏感等局限。近年來，仿生蛾眼結(jié)構(gòu)的突破為行業(yè)提供了顛覆性解決方案：通過模擬飛蛾復(fù)眼的納米級微結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)寬波段減反射（反射率從 4.4% 降至 0.23%）、全視角增透及自潔抗污的一體化性能，成為**顯示領(lǐng)域的 “黃金涂層”。本文從生物原理、光學(xué)機制、材料**及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用四個維度，解析這一技術(shù)的科學(xué)邏輯與產(chǎn)業(yè)價值。

一、生物啟示：蛾眼的 “隱形密碼”

飛蛾復(fù)眼表面覆蓋著約 500 納米高、100 納米直徑的六邊形微柱陣列（圖 1），形成從空氣（n=1）到角膜（n=1.38）的漸變折射率過渡層。這種 “亞波長結(jié)構(gòu)” 通過連續(xù)折射率匹配（Δn＜0.1），消除界面反射的菲涅爾效應(yīng)，使蛾眼在弱光環(huán)境下保持高透光率（＞98%），同時避免天敵通過反光發(fā)現(xiàn)自身。上海交通大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，這種漸變結(jié)構(gòu)的等效折射率分布滿足：

通過調(diào)整微柱高度（h）和折射率梯度指數(shù)（m），可實現(xiàn)寬光譜（400-1500nm）減反。這一生物機制為 AR 鍍膜提供了 “無膜層干涉” 的全新思路：無需依賴多層膜的相位調(diào)控，僅通過納米結(jié)構(gòu)的幾何設(shè)計即可實現(xiàn)光場優(yōu)化。

二、光學(xué)突破：寬波段減反的納米幾何調(diào)控

傳統(tǒng)多層膜 AR 技術(shù)受限于 λ/4 波長匹配，僅在單一波長（如 550nm）實現(xiàn)減反，400nm 藍(lán)光反射率仍＞5%。仿生蛾眼結(jié)構(gòu)通過 “連續(xù)折射率梯度 + 亞波長散射” 實現(xiàn)全光譜增透：

1. 寬帶減反：微柱陣列的尺度（＜λ/2）抑制衍射效應(yīng)，形成類超材料的 “阻抗匹配層”。臺灣大學(xué)實驗顯示，100nm 直徑、300nm 高度的硅基微柱在 400-800nm 波段反射率＜0.5%，帶寬是傳統(tǒng) 7 層膜的 3 倍（圖 2）。

2. 全視角穩(wěn)定：蛾眼結(jié)構(gòu)的對稱性設(shè)計消除入射角敏感性。中佛羅里達(dá)大學(xué)測試表明，入射角 0°-80° 范圍內(nèi)反射率波動＜0.1%，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鍍膜的 60° 臨界角限制。

3. 低散射霧度：微柱頂部的納米級平滑處理（Ra＜5nm）使散射損失＜0.1%，霧度＜1%，確保顯示清晰度。

數(shù)據(jù)對比顯示，仿生結(jié)構(gòu)將手機屏幕的陽光下對比度提升 10 倍（陰涼處提升 4 倍），且無需自動亮度調(diào)節(jié)，功耗降低 30%。

三、功能集成：自潔抗污的 “納米皮膚”

除光學(xué)性能外，仿生結(jié)構(gòu)通過表面改性實現(xiàn)多重功能集成：

• 疏水自潔：氟烷基分子修飾（-CF3 基團）使水接觸角＞100°，油接觸角＞80°，液體自動滾落并帶走灰塵（圖 3）。深圳菲比特光電的量產(chǎn)技術(shù)顯示，涂層耐水洗 500 次后接觸角保持＞95°。

• 抗刮耐磨：原子層沉積（ALD）的 Al?O?保護(hù)層（厚度 50nm）使硬度達(dá) 7H（鉛筆硬度），優(yōu)于傳統(tǒng) PET 膜（3H）。臺灣東華大學(xué)測試顯示，20 萬次摩擦后反射率變化＜0.05%。

• 環(huán)境耐受：仿生結(jié)構(gòu)的三維共形特性（深寬比＜1:1）使其在 - 40℃至 85℃環(huán)境中保持穩(wěn)定，濕熱測試（85℃/85% RH）1000 小時后性能無衰減。

四、工藝**：從實驗室到規(guī)模化生產(chǎn)

仿生蛾眼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化突破依賴三大工藝**：

1. 納米壓印技術(shù)：采用鎳模板壓印（精度 ±5nm），在柔性基板（PET、CPI）上復(fù)制微柱陣列。華為 2024 年**顯示，單次壓印面積達(dá) 1.2m2，成本降至傳統(tǒng) ALD 工藝的 1/3。

2. 材料共形修飾：ALD 技術(shù)在微柱表面沉積梯度折射率層（如 SiO?/TiO?），進(jìn)一步優(yōu)化折射率匹配。蘋果 iPhone 17 Pro 的 11 層膜中，仿生結(jié)構(gòu)與 ALD 膜結(jié)合使反射率低至 0.23%。

3. 卷對卷量產(chǎn)：深圳匯成真空的 sol-gel 產(chǎn)線實現(xiàn) 200mm 寬幅連續(xù)生產(chǎn)，良率＞95%。2024 年國內(nèi)產(chǎn)能突破 500 萬㎡/ 年，滿足手機（單屏用量 0.05㎡）、車載（單屏 0.3㎡）等多場景需求。

五、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用：從消費電子到戰(zhàn)略領(lǐng)域

1. 手機與平板：優(yōu)學(xué)派 P26 學(xué)生平板采用仿生鍍膜，反射率 0.3%，透光率 98.5%，兼顧護(hù)眼（藍(lán)光阻隔率 40%）與清晰度。三星 S25 Ultra 應(yīng)用該技術(shù)后，戶外對比度達(dá) 1500:1（傳統(tǒng)屏 800:1）。

2. 柔性顯示：臺灣工研院開發(fā)的仿生 CPI 膜（厚度 25μm），在 20 萬次彎折（半徑 5mm）后反射率變化＜0.1%，適配折疊屏手機。

3. 新能源領(lǐng)域：上海交大團隊將仿生結(jié)構(gòu)應(yīng)用于太陽能電池，反射率從 12% 降至 2.1%，光電轉(zhuǎn)換效率提升 1.8%（量產(chǎn)數(shù)據(jù)）。

4. 國防科技：大連理工大學(xué)的仿生超材料實現(xiàn)微波 - 紅外 - 可見光全波段隱身，同時具備疏水自清潔（冰附著強度＜10kPa），應(yīng)用于無人機表面。

六、未來趨勢：從被動減反到主動調(diào)控

1. 動態(tài)響應(yīng)結(jié)構(gòu)：集成 MEMS 驅(qū)動的可變形微柱（如 PDMS 材料），實時調(diào)節(jié)折射率梯度，適應(yīng)環(huán)境光變化（響應(yīng)時間＜1ms）。

2. 自修復(fù)涂層：嵌入微膠囊封裝的聚硅氧烷，劃痕（＜5μm）24 小時內(nèi)自動修復(fù)（修復(fù)率＞95%，MIT 2024 年成果）。

3. 超材料融合：石墨烯 / 量子點復(fù)合結(jié)構(gòu)拓展太赫茲波段應(yīng)用，反射率＜0.5%（300GHz-3THz），賦能 6G 通信器件。

結(jié)語：

仿生蛾眼結(jié)構(gòu)的崛起，標(biāo)志著 AR 鍍膜從 “人工多層膜干涉” 向 “自然納米結(jié)構(gòu)調(diào)控” 的范式轉(zhuǎn)變。通過模擬生物進(jìn)化的*優(yōu)解，該技術(shù)實現(xiàn)了寬波段減反（0.23% 反射率）、全視角穩(wěn)定、自潔抗污的一體化突破，推動顯示器件從 “室內(nèi)友好” 邁向 “全天候清晰”。隨著納米壓印、材料改性等工藝的成熟，仿生 AR 鍍膜正從**手機向車載、光伏、國防等領(lǐng)域滲透。未來，結(jié)合動態(tài)調(diào)控與超材料技術(shù)，這一 “向自然學(xué)習(xí)” 的光場調(diào)控方案，或?qū)⒅匦露x光學(xué)界面的極限，為元宇宙、新能源等戰(zhàn)略領(lǐng)域提供底層材料支撐。

關(guān)于我們

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

  卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護(hù)玻璃等多行業(yè)。
    我們的愿景：卷柔讓光學(xué)更具價值！
    我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術(shù)！
    我們的目標(biāo)：以高質(zhì)量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價格,貼心的服務(wù)，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
    上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動力，通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。