噴墨印刷濾光片可用于精確控制光學特性。圖片來源：LTI、KIT

望遠鏡、光柵、相機、激光測量技術或智能手機：在許多設備和系統(tǒng)中，濾光片可確保光根據(jù)其波長進行反射或傳輸?？査刽敹蚶砉W院 (KIT) 的研究人員開發(fā)了新材料和創(chuàng)新工藝技術，可使用噴墨打印機生產(chǎn)此類過濾器。|

KIT 光技術研究所 (LTI) 負責人 Uli Lemmer 教授解釋說：“只要工作中涉及光，就需要光學反射鏡和濾光片。” “然而，直到現(xiàn)在，它們都是在復雜的真空系統(tǒng)中制造的，這些系統(tǒng)消耗大量的能源和材料，而且產(chǎn)量相對較低。”

濾光片由許多納米薄的疊加層組成，這些層由兩種具有不同厚度和折射率的不同材料制成。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法依賴于在大型工廠中在高溫下將材料氣相沉積在大表面上——這是一個耗能大的過程，在此過程中會損失大量材料。

用于生產(chǎn)濾光片的噴墨打印機

憑借他們的新工藝，作為由 KIT 和海德堡大學發(fā)起的稱為 3D Matter Made to Order 的卓越集群的一部分開發(fā)，并且在巴登 - 符騰堡基金會的項目過程中，Uli Lemmer 和他的團隊打算減少制造成本并靈活地使產(chǎn)品的特性適應相應的應用。

這就是研究人員使用噴墨打印機生產(chǎn)噴墨濾光片 (IJPOF) 的原因。為此，他們使用了兩種專門為這一過程開發(fā)的不同墨水。第一種油墨逐滴印刷，直到該層具有所需的厚度。然后，材料通過紫外線固化。然后使用相同的工藝從第二種墨水生產(chǎn)下一層。因此，噴墨打印機通過交替應用的兩種材料逐層生產(chǎn)濾光片。

圖片來源：卡爾斯魯厄理工學院

為特定應用定制產(chǎn)品

“這里的一個挑戰(zhàn)是精確確定印刷和干燥參數(shù)，但最重要的是，必須改變層厚度，以便我們得到我們想要的東西，”Uli Lemmer 解釋道。“確實是層厚決定了過濾器的最終性能。”

LTI 開發(fā)的工藝特別適用于特殊設計，由于迄今為止缺乏有效的生產(chǎn)方法，這些設計通常成本高昂。據(jù)研究人員稱，對噴墨打印機生產(chǎn)的濾光片有很高需求的應用包括醫(yī)學中的光譜程序、化學工業(yè)的計量設備，或需要覆蓋大表面的高反射率望遠鏡。

具有超高反射率的高性能反射鏡

LTI 科學家使用新穎的噴墨印刷工藝不僅可以生產(chǎn)濾光片，還可以生產(chǎn)介電鏡。這些高科技鏡子，也稱為布拉格鏡子，用于相機系統(tǒng)、顯微鏡或傳感器系統(tǒng)等應用。它們將正確波長的光精確地引導到需要的地方。他們的印刷工藝也在 3D Matter Made to Order Cluster of Excellence 中開發(fā)，研究人員設法通過在不同表面印刷納米粒子墨水來生產(chǎn)布拉格鏡。

這些濾光片具有 99% 的超高反射率值和自定義光學特性。該制造方法適用于微米范圍內(nèi)的光學元件，例如用于照相機中，但也適用于大表面，例如 PV 模塊。Uli Lemmer 和他的博士研究人員的目標是通過成立一家衍生公司，引領這項用于生產(chǎn)新一代濾光片和反射鏡的創(chuàng)新技術取得商業(yè)成功。