導(dǎo)語
核心內(nèi)容是關(guān)于近紅外車載激光雷達(dá)高耐磨雙層減反膜的研究。文章通過實(shí)驗(yàn)研究了溶膠凝膠法結(jié)合高溫固化工藝制備的雙層減反膜的光學(xué)性能和機(jī)械性能，并探討了不同工藝參數(shù)對(duì)膜層性能的影響。以下是文章的核心內(nèi)容概述：
背景知識(shí)
激光雷達(dá)在汽車自動(dòng)駕駛領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，尤其是工作波長(zhǎng)為905 nm的激光雷達(dá)。然而，工業(yè)常用的磁控濺射減反膜存在耐磨性不足的問題，難以適應(yīng)惡劣的戶外環(huán)境。因此，研究者采用溶膠凝膠法結(jié)合高溫固化工藝，為車載激光雷達(dá)減反膜提供了一種高耐磨、低成本的解決方案。
研究方法
溶膠制備：
TiO?溶膠制備：通過實(shí)驗(yàn)探索了固化溫度、鹽酸濃度、弱酸性環(huán)境下的含水量對(duì)TiO?薄膜折射率的影響。通過混合特定比例的試劑，攪拌、陳化后得到TiO?鍍膜液。
SiO?溶膠制備：將正硅酸乙酯、鹽酸、無水乙醇按一定比例混合，攪拌后加入異丙醇，繼續(xù)攪拌并陳化，得到SiO?鍍膜液。
薄膜制備：
-采用旋涂方式鍍膜，先在玻璃基底上旋涂TiO?鍍膜液，形成底層TiO?薄膜，再旋涂SiO?層，最后在650℃馬弗爐中固化4分鐘，得到雙層TiO?-SiO?復(fù)合減反膜。
膜系設(shè)計(jì)：
使用TFCalc軟件進(jìn)行膜系設(shè)計(jì)，模擬復(fù)合薄膜在60°時(shí)的反射率曲線。
性能表征：
使用橢偏儀測(cè)量薄膜的折射率，紫外分光光度計(jì)測(cè)量透射率，激光粒度儀測(cè)試溶膠粒徑，激光共聚焦顯微鏡拍攝薄膜表面形貌及測(cè)量粗糙度，光譜儀測(cè)量反射率，往復(fù)式磨耗試驗(yàn)機(jī)評(píng)估涂層的耐磨性，推車式鉛筆硬度計(jì)評(píng)估涂層的硬度。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
TiO?薄膜折射率的影響因素：
固化溫度：隨著固化溫度的升高，TiO?薄膜的折射率呈上升趨勢(shì)，透射率呈下降趨勢(shì)。400℃～500℃之間折射率變化較大，可能是因?yàn)門iO?由銳鈦礦結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為金紅石結(jié)構(gòu)。
鹽酸濃度：折射率隨鹽酸濃度升高呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，這是因?yàn)闅潆x子濃度越大，膠粒的聚合速度越慢，固化后致密程度越高。
含水量：含水量的增加對(duì)折射率影響較小，但粒徑呈微小的變大趨勢(shì)。
雙層薄膜的反射率：
通過不同底層固化方式制備的雙層薄膜樣品在905 nm波長(zhǎng)處的反射率測(cè)試結(jié)果表明，入射角為15°時(shí)反射率最小為0.26%，入射角為60°時(shí)反射率最小為3.66%，均滿足水平視角120°的激光雷達(dá)的光學(xué)需求。
雙層薄膜的表面形貌與粗糙度：
650℃燒結(jié)4分鐘的底層固化方式得到的薄膜表面最平整，粗糙度最小為0.005 μm，適合激光雷達(dá)減反膜。
雙層薄膜的硬度與耐磨性：
薄膜鉛筆硬度達(dá)到8H，最多能夠承受8000次往復(fù)摩擦且無明顯損傷，具有優(yōu)良的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。
關(guān)鍵結(jié)論
雙層減反膜性能：采用溶膠凝膠法制備的雙層減反膜在905 nm波長(zhǎng)處表現(xiàn)出優(yōu)良的減反性能，入射角為15°時(shí)反射率小于1%，入射角為60°時(shí)反射率小于5%，粗糙度最低為0.005 μm，滿足激光雷達(dá)的光學(xué)需求。
工藝參數(shù)影響：固化溫度對(duì)TiO?薄膜的折射率影響最大，含水量的影響最小。650℃燒結(jié)4分鐘的底層固化方式綜合性能最佳。
機(jī)械性能：薄膜具有高硬度和優(yōu)良的耐磨性，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境。
結(jié)語
該研究為工作波長(zhǎng)為905 nm的車載激光雷達(dá)提供了一種高耐磨、低成本的減反膜解決方案，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，制備出滿足光學(xué)和機(jī)械性能要求的雙層減反膜，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文獻(xiàn)原文
