El fotoprotector híbrido orgánico-inorgánico transparente permite el mecanizado de precisión de microestructuras ópticas

Investigadores de la Universidad de Tecnología Química de Beijing (BUCT) y BOE Technology Group Co., Ltd. (BOE) han desarrollado un nuevo tipo de fotoprotector híbrido orgánico-inorgánico transparente con un índice de refracción altamente ajustable.

El estudio, «Un fotorresistente transparente hecho de resina acrílica incrustada en nanopartículas de dióxido de titanio con un índice de refracción ajustable para litografía de impresión UV», Publicado en Ingeniería presenta la síntesis de un fotorresistente transparente elaborado a partir de resina acrílica incrustada en nanopartículas de dióxido de titanio con un índice de refracción ajustable de hasta 2,0 (589 nm) después de ser curado con luz ultravioleta (UV), manteniendo una alta transparencia de más del 98% en el rango de luz visible y baja turbidez inferior al 0,05%.

El mecanizado de precisión de microestructuras ópticas se puede imprimir de manera fácil y eficiente utilizando resina híbrida, que actúa como una placa guía de luz para guiar la luz desde el lado hacia arriba para conservar energía en el dispositivo de visualización.

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica, los dispositivos de visualización se han utilizado en todos los aspectos de la vida. Los materiales ópticos son capaces de controlar y regular la luz y forman la base de los dispositivos ópticos, que tienen amplias aplicaciones en campos como pantallas planas, lentes, dispositivos portátiles inteligentes y pantallas de realidad aumentada (AR)/realidad virtual (VR).

El índice de refracción es la propiedad básica de los materiales ópticos y generalmente se acepta que los componentes fabricados con resina óptica con un índice de refracción relativamente alto son más pequeños, más ligeros y tienen una aplicabilidad más amplia que los fabricados con materiales ópticos ordinarios para la misma distancia focal. requisitos.

Los materiales ópticos orgánicos actualmente comercializados, como resinas epoxi, polimetilmetacrilato, policarbonato, poliestireno y resinas de silicona, están limitados por las propiedades estructurales de las moléculas orgánicas y las cadenas de polímeros, y el índice de refracción de los materiales está en el rango de 1,4 a 1,6.

Para ajustar el índice de refracción de la resina curable por UV, los investigadores intentaron agregar nanopartículas inorgánicas con un alto índice de refracción a la resina acrílica. De acuerdo con las características estructurales y las condiciones de aplicación del fotoprotector híbrido orgánico-inorgánico en dispositivos de visualización optoelectrónicos, el trabajo se centró en optimizar la resina acrílica incrustada en nanopartículas de dióxido de titanio.

El índice de refracción del fotorresistente híbrido alcanza 1,67 a 589 nm cuando el contenido de dióxido de titanio es del 30% en peso en la película híbrida, mientras que el índice de refracción de la resina pura es sólo de 1,53. Los investigadores probaron el material híbrido utilizando imágenes de microscopía electrónica y análisis de microscopía de fuerza atómica.

Se confirma que las nanopartículas de dióxido de titanio se pueden dispersar uniformemente en el material compuesto y que la película híbrida tiene una planitud excelente y una rugosidad de sólo 0,196 nm.

Para sacar del laboratorio nanotecnología y nanocompuestos recientemente desarrollados con excelente rendimiento y transformarlos en nuevos dispositivos, el grupo de investigación conjunto de BUCT y BOE aplicó fotoprotectores híbridos orgánicos-inorgánicos para el mecanizado de precisión de microestructuras ópticas, como placas guía de luz para pantallas planas. dispositivos de visualización.

Los investigadores también desarrollaron resinas fotocurables con un índice de refracción ultra alto de 2,0 (589 nm) mediante un cambio en el material polimérico base y las cantidades de nanopartículas de dióxido de titanio. También están interesados ​​en utilizar su material para diversas aplicaciones.

Se espera que los conocimientos adquiridos en experimentos comerciales y de laboratorio sobre la regulación de fotones en diversas interfaces a nanoescala y microescala ayuden a promover la salud humana a través de productos médicos, de iluminación y nuevos productos de visualización de alta precisión.