一种光学透明复合材料的设计方法技术

一种光学透明复合材料的设计方法，本发明专利技术涉及一种透明复合材料的设计方法。本发明专利技术要解决现有光学透明复合材料光学设计较为复杂及困难的问题。方法：一、基体和填料的选择；二、光学透明复合材料折射率的测试；三、计算光学透明复合材料的比界面面积；四、光学透明复合材料透过率预测。本发明专利技术用于光学透明复合材料的设计。设计。设计。

【技术实现步骤摘要】
一种光学透明复合材料的设计方法


[0001]本专利技术涉及一种透明复合材料的设计方法。

技术介绍

[0002]光学透明材料可应用于太阳电池封装、传感器、智能门窗、防眩光薄膜、光散射薄膜、光电器件等领域。为调控光学透明材料的力学、光学、电学等性质，通常需要在光学透明材料基体中添加颗粒、纤维等填料获得光学透明复合材料。如在硅橡胶、透明聚酰亚胺等基体中添加玻璃微珠，得到的赝形玻璃盖片可有效提高盖片对空间太阳电池的辐射防护性能；在环氧树脂基体中添加玻璃纤维填料可以明显改善其力学性能。
[0003]光学透明复合材料在实际应用过程中需综合考虑其光透过性以及力学、光学、电学等性能，而不同填料的形状、尺寸、粒度分布、掺杂比例以及复合材料厚度等因素都会直接影响所获得光学透明复合材料的透过率，这使得光学透明复合材料的光学设计较为复杂、困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决现有光学透明复合材料光学设计较为复杂及困难的问题，而提供一种光学透明复合材料的设计方法。
[0005]一种光学透明复合材料的设计方法，它是按照以下步骤进行的：
[0006]一、基体和填料的选择：
[0007]选取基体和填料并制备得到光学透明复合材料；
[0008]二、光学透明复合材料折射率的测试：
[0009]测试光学透明复合材料在不同波长范围内的折射率；
[0010]三、计算光学透明复合材料的比界面面积：
[0011]设单位体积的光学透明复合材料内填料与基体的界面面积为比界面面积；
[0012]若填料为规则形状，根据公式计算比界面面积；
[0013]其中为比界面面积，单位为μm
‑1；S
p
为光学透明复合材料内填料的总表面积，单位为μm2；V
c
为光学透明复合材料的体积，单位为μm3；
[0014]若填料为不规则形状，根据公式计算比界面面积；
[0015]其中为比界面面积，单位为μm
‑1；S1为填料的比表面积，单位为μm2/g；f
P
为填料占光学透明复合材料的体积比；ρ
P
为填料的密度，单位为g/μm3；
[0016]四、光学透明复合材料透过率预测：
[0017]根据公式进行透过率预测：
[0018]其中n
c
为光学透明复合材料的折射率；n
air
为空气的折射率；k为单位体积光学透
明复合材料内填料与基体界面引起的光损失系数；为比界面面积，单位为μm
‑1；b为光学透明复合材料的厚度，单位为μm。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]1、光学透明复合材料中不同填料的形状、尺寸、粒度分布、掺杂比例以及复合材料厚度等因素都会直接影响光学透明复合材料的透过率，这使得光学透明复合材料的光学设计较为复杂、困难。通过本专利技术可精准预测任意厚度、填料形状、粒度分布、掺杂比例光学透明复合材料的透过率，避免了大量的试验测试。在应用过程中，可根据所需要的光透过率指导光学透明复合材料的材料选择，如厚度、填料形状、粒度分布、掺杂比例等参数，极大的提高了光学透明复合材料的设计效率。
[0021]2、本专利技术所采取的方案操作简单、可快速精准预测任意厚度、填料形状、粒度分布、掺杂比例光学透明复合材料的透过率。可应用于太阳电池封装、传感器、智能门窗、防眩光薄膜、光散射薄膜、光电器件等领域中光学透明复合材料的光学设计。
[0022]本专利技术用于一种光学透明复合材料的设计方法。
附图说明
[0023]图1为实施例一制备的71μm厚光学透明复合材料透过率的实际测试图；
[0024]图2为实施例二制备的109μm厚光学透明复合材料透过率的实际测试图；
[0025]图3为实施例三制备的111μm厚光学透明复合材料透过率的实际测试图。
具体实施方式
[0026]本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
[0027]具体实施方式一：本实施方式所述的一种光学透明复合材料的设计方法，它是按照以下步骤进行的：
[0028]一、基体和填料的选择：
[0029]选取基体和填料并制备得到光学透明复合材料；
[0030]二、光学透明复合材料折射率的测试：
[0031]测试光学透明复合材料在不同波长范围内的折射率；
[0032]三、计算光学透明复合材料的比界面面积：
[0033]设单位体积的光学透明复合材料内填料与基体的界面面积为比界面面积；
[0034]若填料为规则形状，根据公式计算比界面面积；
[0035]其中为比界面面积，单位为μm
‑1；S
p
为光学透明复合材料内填料的总表面积，单位为μm2；V
c
为光学透明复合材料的体积，单位为μmw；
[0036]若填料为不规则形状，根据公式计算比界面面积；
[0037]其中为比界面面积，单位为μm
‑1；S1为填料的比表面积，单位为μm2/g；f
P
为填料占光学透明复合材料的体积比；ρ
P
为填料的密度，单位为g/μm3；
[0038]四、光学透明复合材料透过率预测：
[0039]根据公式进行透过率预测：
[0040]其中n
c
为光学透明复合材料的折射率；n
air
为空气的折射率；k为单位体积光学透明复合材料内填料与基体界面引起的光损失系数；为比界面面积，单位为μm
‑1；b为光学透明复合材料的厚度，单位为μm。
[0041]具体实施方式若填料为不规则形状，则填料比表面积其中S
P
为填料的总表面面积，m
P
为填料质量，ρ
P
为填料的密度，V
P
为填料体积，V
c
为光学透明复合材料的体积，f
P
为填料占光学透明复合材料的体积比。因此可得出比界面面积：其中S1为填料的比表面积，可通过比表面积分析仪测试得到。
[0042]理论基础是：
[0043]光学透明复合材料由基体和填充粒子组成，为保证其高透光性，选用的基体和填充粒子的光学吸收主要集中在紫外波段，在可见光范围内光吸收系数较低，在可见光波段产生的光吸收可以忽略，因此光学透明复合材料在可见光波段的透过率损失主要是由于反射造成的。透过率损失主要包括表面反射以及复合材料内部光散射引起的反射，其中表面反射可通过菲涅尔定律得到：研究表明内部光散射引起的反射与比界面面积以及厚度b呈线性关系。因此可得到光学透明复合材料的透过率表达式为以及厚度b呈线性关系。因此可得到光学透明复合材料的透过率表达式为根据该公式即可计算光学透明复合材料的透过率。其中k的物理意义是比界面光损失，与粒径、厚度等参数无关，只与基体和填料种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学透明复合材料的设计方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一、基体和填料的选择：选取基体和填料并制备得到光学透明复合材料；二、光学透明复合材料折射率的测试：测试光学透明复合材料在不同波长范围内的折射率；三、计算光学透明复合材料的比界面面积：设单位体积的光学透明复合材料内填料与基体的界面面积为比界面面积；若填料为规则形状，根据公式计算比界面面积；其中为比界面面积，单位为μm
‑1；S
p
为光学透明复合材料内填料的总表面积，单位为μm2；V
c
为光学透明复合材料的体积，单位为μm3；若填料为不规则形状，根据公式计算比界面面积；其中为比界面面积，单位为μm
‑1；S1为填料的比表面积，单位为μm2/g；f
P
为填料占光学透明复合材料的体积比；ρ
P
为填料的密度，单位为g/μm3；四、光学透明复合材料透过率预测：根据公式进行透过率预测：其中n
c
为光学透明复合材料的折射率；n
air
为空气的折射率；k为单位体积光学透明复合材料内填料与基体界面引起的光损失系数；为比界面面积，单位为μm
‑1；b为光学透明复合材料的厚度，单位为μm。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宜勇，赵会阳，张炜楠，赵亮亮，王豪，孙承月，琚丹丹，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：