光学塑料的应用
第三章 光学塑料
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▪ 优点
1. 相对密度小 2. 耐冲击强度高 3. 透红外、紫外性能好 4. 耐温度骤变能力强 5. 易成型成本低
例：0.558cm口径子弹 打不穿0.3cm厚的聚碳 酸酯塑料板
可采用注射/浇铸/热压/车 削等加工方法，不必精磨 抛光；特殊光学零件加工 如非球面；成本仅为玻璃 零件1/10-1/30
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退火 脱模 模塑 注射 塑化 原材料预处理
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❖注射成型的工艺参数
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➢温度 料筒温度、喷嘴温度、模具温度
➢ 压力 塑化压力、注射压力
➢时间（成型周期） 充模时间、保压时间
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❖举例：注塑PMMA材料
聚甲基丙烯酸甲酯 （Polymethylmethacrylate， 简称PMMA，英文 Acrylic），又称做压克 力或有机玻璃，在香港 多称做阿加力胶，具有 高透明度，低价格，易 于机械加工等优点，是 平常经常使用的玻璃替 代材料。
后经冷却固化后，打开模具便可获得所需 要的光学塑料零件；
其它还有铸造成型、压制成型等技术，而 光学塑料成型技术是当前制造塑料非球面 光学零件的先进技术；
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注射成型工艺装置如图所示：
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❖模具
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模具的质量是注射成型技术的关键 模具是在注塑时使塑料成型的一个腔体装置，组
成模具型腔的零件称为成型部件，主要由凸模、 凹模、型芯、嵌件和镶块等组成； 构成模具上型腔的模具 零件叫模芯，模芯是模具 中最精密、最关键的部分， 由它完成注塑技术中 对零件的复制。
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
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4、
。07:4 9:1407: 49:140 7:49Thursday, November 12, 2020
二次光学材料
二次光学材料二次光学材料是指在制造光学元件或系统时使用的各种材料。
这些材料在光学系统中扮演着关键角色，具有特定的物理和光学特性。
本文将详细介绍二次光学材料的主要类别，包括光学玻璃、光学塑料、光学晶体、光学薄膜、光学纤维、光学胶粘剂、光学涂料和光学复合材料。
1.光学玻璃光学玻璃是制造光学元件的主要材料之一，具有高透明度、高折射率、低色散等特性。
它广泛用于制造透镜、棱镜、反射镜等光学元件。
根据不同的应用需求，光学玻璃可以定制不同的物理和光学特性，如硬度、韧性、透光范围等。
2.光学塑料光学塑料是一种轻质、易加工的材料，具有高透明度、低成本等优点。
它广泛应用于制造透镜、棱镜、反射镜等光学元件。
光学塑料还可以通过注射成型、压延成型等方法进行大规模生产，满足大规模光学元件的需求。
3.光学晶体光学晶体是一种具有特殊晶体结构和光学特性的材料，具有高折射率、低色散等优点。
它广泛应用于制造各种高精度光学元件，如分束器、波片、偏振器等。
常见的光学晶体有石英、硅酸铅等。
4.光学薄膜光学薄膜是一种在光学元件表面沉积的超薄材料层，具有高透光性、高反射性等特性。
它广泛应用于改善光学元件的性能，如增透膜、反射膜、偏振膜等。
光学薄膜可以通过真空镀膜、化学气相沉积等方法进行制备。
5.光学纤维光学纤维是一种用于传输光信号的材料，具有传输容量大、抗干扰能力强等优点。
它广泛应用于光纤通信、光纤传感等领域。
根据不同的应用需求，光学纤维可以定制不同的物理和光学特性，如传输波长、传输速率等。
6.光学胶粘剂光学胶粘剂是一种用于粘接光学元件的材料，具有高透光性、高粘接强度等特性。
它广泛应用于粘接透镜、棱镜、反射镜等光学元件。
光学胶粘剂的选取应根据应用场景的不同而有所不同，需要考虑粘接强度、耐候性、稳定性等因素。
7.光学涂料光学涂料是一种用于涂覆在光学元件表面的材料，具有高透光性、高耐磨性等特性。
它广泛应用于涂覆透镜、棱镜、反射镜等光学元件。
光学涂料可以根据应用场景的不同而定制不同的物理和化学特性，如耐磨性、耐候性、稳定性等。
光学塑料.
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1、消色差透镜Achromatic Lenses
2、非球面透镜Aspheric Lenses 3、非球面消色差透镜 Aspherized Achromatic Lenses
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菲涅尔透镜： 定义：
菲涅尔透镜 (Fresnel lens) 多是由聚烯烃材料注压而成的薄片， 也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大 的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和 接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须 是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右， 特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。菲涅尔透镜的在很多时 候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的 凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、 薄膜放大镜、红外探测器等。
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2.光学材料的基本要求
用于透镜的光学塑料随不同用途的透镜而不同 ，但一般而言，应满足以下基本要求：
（1）在使用光的波长范围内透光率高 （2）双折射小，折射率稳定 （3）耐化学药品性及耐热性优良 （4）吸湿膨胀小，温度变化引起的膨胀收缩小，而且由于吸 湿和温度变化引起的光学特性变化小 （5）适合于机械加工和研磨抛光
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1. 三大光学材料及其特点
光学材料包括 三 大类。
光学玻璃、光学晶体、光学塑料
光学塑料是是指用作光学介质材料的塑料，属于有机高分子 化合物，由于光学塑料易加工，耐冲击，不易粉碎，且质量 轻，成本低，故在透镜方面的应用日益扩大。目前，在光学 领域中使用的塑料透镜主要有：光学仪器用塑料透镜、眼镜 用的塑料透镜、接触透镜、太阳集光用透镜、非球面透镜和 菲涅尔透镜等。
低温光学塑料
低温光学塑料低温光学塑料是一种具有特殊性能的塑料材料，其在低温环境下表现出优异的光学性能。
本文将介绍低温光学塑料的特点、应用领域以及未来发展趋势。
低温光学塑料具有良好的透明性和光学性能。
它们能够有效地传播光线，使得光线在材料内部的传输损失最小化。
这使得低温光学塑料在光学器件、光学仪器和光学传感器等领域中得到广泛应用。
与传统的玻璃材料相比，低温光学塑料具有更轻、更坚固和更易加工的特点，使得它们成为许多应用中的理想选择。
低温光学塑料在低温环境下表现出卓越的性能。
在极低温度下，许多材料会变得脆弱并丧失其原有的性能，而低温光学塑料则能够保持其优异的光学性能和机械性能。
这使得它们在航天、极地科学研究和低温工程等领域中得到广泛应用。
例如，在航天器的窗户和观测窗口中使用低温光学塑料可以有效地抵御极端低温环境对光学性能的影响。
低温光学塑料还具有优异的耐化学性能。
它们能够抵抗许多化学物质的侵蚀和腐蚀，使得它们在化学实验室和化学工业中得到广泛应用。
此外，低温光学塑料还具有良好的耐热性能和耐辐射性能，使得它们在高温环境和辐射环境下能够保持其稳定性和可靠性。
随着科学技术的不断发展，低温光学塑料的应用领域也在不断扩大。
例如，在光通信领域，低温光学塑料可以用于制造光纤连接器和光纤耦合器等光学器件，以提高光信号的传输效率和稳定性。
在虚拟现实和增强现实领域，低温光学塑料可以用于制造头戴式显示器和光学透镜，以提供更清晰、更逼真的视觉体验。
此外，低温光学塑料还可以应用于医疗器械、汽车工业和消费电子等领域，为各行各业带来更多创新和发展机会。
未来，随着材料科学和工程技术的不断进步，低温光学塑料有望实现更多突破和创新。
科研人员将继续改进低温光学塑料的制备工艺，提高其光学性能和机械性能。
同时，他们还将探索新的材料组合和结构设计，以满足不同领域对低温光学塑料的需求。
此外，环境友好型低温光学塑料的研发也将成为未来的重要方向，以减少对环境的影响并促进可持续发展。
光学塑料零件在摄像机镜头中的应用探讨
光学塑料零件在摄像机镜头中的应用探讨摄像机镜头是一个关键的成像元件，它直接影响影像质量和摄影体验。
近年来，随着科技的不断发展，光学塑料零件在摄像机镜头中的应用越来越受到关注。
本文将探讨光学塑料零件在摄像机镜头中的应用，包括其优势、挑战以及未来的发展方向。
一、光学塑料零件的优势光学塑料零件相较于传统的玻璃零件，具有以下一些优势：1. 轻量化：光学塑料相比玻璃具有较低的密度，因此，使用光学塑料零件可以减轻整个摄像机镜头的重量。
这对于摄影爱好者和专业摄影师来说，将使得他们在长时间拍摄时更加舒适，也提高了可携带性。
2. 抗震性：光学塑料零件比玻璃更具韧性，能够更好地抵抗震动和冲击。
这对于移动摄影和户外摄影来说尤为重要，因为这些环境中的震动经常会对传统玻璃零件造成损害。
3. 透明度：现代的光学塑料材料具有良好的透明特性，使得通过镜头的光线传递更加清晰。
通过细致的设计和加工，光学塑料零件能够实现与玻璃零件相媲美的成像效果。
4. 成本效益：相对于玻璃零件，光学塑料零件的制造成本更低，因为光学塑料材料的生产工艺更加简便，也更具规模优势。
这意味着使用光学塑料零件的摄像机镜头更容易被大众消费者接受。
二、光学塑料零件在摄像机镜头中的应用挑战虽然光学塑料零件在摄像机镜头中具备一定的优势，但也面临着一些挑战：1. 成像质量：尽管现代的光学塑料材料透明度较高，但它们在折射率和散射方面与玻璃材料仍有一定差距。
这可能导致光学塑料零件在极端条件下的成像质量不同于玻璃零件。
2. 热膨胀系数：光学塑料零件与金属结构接触时，由于其与金属之间的热膨胀系数不同，可能会导致镜头组件之间的热变形。
这对于大型镜头系统而言是一个挑战。
3. 耐磨性：光学塑料零件相对较软，容易受到刮痕和磨损的影响。
在频繁使用的情况下，这可能导致镜头质量的下降。
三、光学塑料零件在摄像机镜头领域的未来发展方向随着光学塑料材料的不断改进和技术的进步，光学塑料零件在摄像机镜头中有望实现更广泛的应用。
光学塑料
光学塑料简介1011010211于小贺光学塑料简介一．简介用来制造各种光学零件的塑料介质。
由于光学塑料与光学玻璃比较具有良好的可塑成型工艺特性、重量轻、成本低廉等优点，采用光学塑料制造光学零件（包括简单的照相透镜），特别是制造某些特种光学零件日益增多。
光学塑料的折射率范围由1.42至1.69，阿贝常数，γ=65.3～18.8光学塑料是指用作光学介质材料的塑料。
主要用在批量较大的光学仪器中，用于制造光学基板、透镜、隐形眼镜、有机光导纤维等。
已获得应用的光学塑料主要有透明类塑料。
二.历史第一种完全分解的塑料出自美籍比利时人列奥.亨德里克.贝克兰，102年前的，他注册了酚醛塑料的专利。
贝克兰是鞋匠和女仆的儿子，1863年生于比利时根特。
1884年，21岁的贝克兰获得根特大学博士学位，24岁时就成为比利时布鲁日高等师范学院的物理和化学教授。
1889年，刚刚娶了大学导师的女儿，贝克兰又获得一笔观光奖学金，到美国处置化学接洽。
在哥伦比亚大学的查尔斯.钱德勒教授鼓励下，贝克兰留在美国，为纽约一家摄影提供商处事。
光学塑料材料。
这使他几年后发现了Velox照相纸，这种相纸没关系在灯光下而不是必须在阳光下才能显影。
1893年，贝克兰辞职兴办了Nepera化学公司。
在新产品冲击下，摄影器材商伊士曼.柯达吃不消了。
1898年，经过两次商量，柯达方以75万美元（相当于现在1500万美元）的价钱购得Velox照相纸的专利权。
不过柯达很快发现配方不灵，贝克兰的回答是：这很一般，发现家在专利文件里都会省略一两步，以防被侵权使用。
柯达原告知：他们买的是专利，但不是全部知识。
又付了10万美元，柯达方知机密在一种溶液里。
掘得第一桶金，贝克兰买下了纽约附近扬克斯的一座俯瞰哈德逊河的豪宅，将一个谷仓改成设备齐全的小我实验室，还与人合作在布鲁克林建起试验工厂。
当时刚刚萌芽的电力工业储藏着绝缘资料的巨大市场。
贝克兰嗅到的第一个迷惑是天然的绝缘资料虫胶价钱的飞涨，几个世纪以来，这种资料一直仰仗南亚的家庭手工业分娩。
常用光学塑料性能
常用光学塑料性能光学塑料是一种具有良好透光性、光学清晰度、抗磨损、抗化学腐蚀等优良性能的材料。
在现代工业生产中，光学塑料得到了广泛应用，尤其在高精度光学仪器、LED照明、汽车领域等有着广泛的应用。
在本文中，我们将重点介绍常用的光学塑料的性能。
1. PMMAPMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）是一种具有透明度和优良的耐候化学性能的塑料材料。
它的表面硬度高、耐磨损，因此经常被用作高档餐具、化妆品容器等。
2. PCPC（聚碳酸酯）是一种高性能的透明塑料，它具有高强度、高韧性、高温度和耐磨性等优良性能。
在光学、电子、电器等领域得到了广泛应用。
此外， PC 材料的沉甸甸的手感，加上好的透明度，经常被用作相框、展柜的制作。
3. PSPS（聚苯乙烯）是一种透明的硬质塑料，具有优异的外观，表面光洁且无明显划痕。
它在制作视觉产品时最为常用，特别是制作高档的防晒护目镜、眼镜的透镜上。
4. PC/PMMAPC/PMMA（聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯）双层复合材料是一种新型的光学塑料，它把 PC 和 PMMA 的优点融合在一起。
PC/PMMA 组合材料既能保证材料强度、硬度，也能保证光学性能。
因此，PC/PMMA 组合材料在汽车行业、建筑行业等得到了广泛的应用，它可以制成各种透明支撑杆、装饰材料等。
5. PETGPETG（聚对苯二甲酸乙二酯）是一种具有透明性、高强度、耐高温度和耐腐蚀性的高分子材料，经常被用在高档的细胞卡上，PETG材料的透明度能够保证细胞卡再剥离的时候的视觉观感。
6. AsAs是一种透明的亚基础塑料，属于酯类化合物，具有优良的耐冲击性和透明性。
由于其具有较高的折射率和色散率，使其在高清晰度的显示器制作中得到了广泛应用。
总结总体来说，PMMA、PC、PS、PC/PMMA、PETG、As 等先进的光学塑料材料性能各异，但都具有良好的透光性、力学强度和耐久性，它们在汽车、航空、装饰、特殊工艺、高清晰显示器等领域得到了广泛应用，展现出了明显的优势和应用前景。
光学塑料的优点
光学塑料的优点:
1,能进行大批量生产,降低制造成本. 2,可以设计非常复杂的形状.3,重量轻,耐冲击.
4,,可以同时压出光学面和定位面. 减少系统装配成本. 5,零件的质量一致.
光学塑料的缺点:1,对温度和湿度等环境的变化更为灵敏经济危机学塑料的热膨胀系数比玻璃大出一个数量级,光学塑料的折射率温度系数比玻璃要大6倍到50倍.一般来讲塑料光学零件的最高连续工作温度不得高于80---120摄氏度.
2,注射成型过程影响表面面形精度.由于材料在成型过程中的流动模式和冷却，固化收缩，光学零件的面形精度会受到影响。
大多数光学塑料零件在成型时的收缩率一般是模具尺寸的0.1%~0.6%,随材料和生产过程的不同而不同.
3,由于聚合时分子的取向性和模压时产生的内应力,模压成型光学塑料零件存
在不同程度的双折射.
设计规格:设计含光学塑料的光学系统时,要遵守以下几条规则:
1),为了减小塑料收缩引起的变形,光学零件的中心厚度与边缘厚度要尽可能接近.一般情况下,它们的厚度比值小于或等于2:1时,它们的成型质量比较容易得到保证.因此,为了减小中心厚度与边缘厚度的差别,应更多地采用厚度比不大的弯月
透镜而不是厚度比很大的双凸或双凹透镜.实际上由于非球面只承担很少一部分系统的光焦度,所以这个要求是容易实现的.另外,还应避免采用平面.
2),对于长而薄的零件,设计时必须考虑由此而产生的影响和由于重力造成的变形.
3),零件的实际直径应大于有效孔径,以便减小光学零件边缘出现的热性能的差异对光学性能的影响.
4),制造大而厚的光学零件是困难的.厚度超过12mm的塑料光学零件在注塑中容易出现流痕和凹坑等缺陷.。
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光学塑料的应用
随着科学技术的发展和创新，光学塑料正在成为现代人类生产生活不可或缺的材料之一。
光学塑料具有透明度高、轻质、便于塑性加工、表面质量优良等特点，在各个领域应用广泛。
本文将从光学塑料的特点、应用以及未来发展趋势等方面展开讨论。
1.透明度高
光学塑料具有高透明度的特点，是由于它们的分子链结构较为紧密，没有大量的分子空隙，因此可以更好地吸收和转化光线。
吸收和转化光线的能力越高，材料的透明度就越高。
2.轻质
与传统的玻璃和晶体等材料相比，光学塑料具有更轻的重量。
这是由于光学塑料的密度、分子质量和分子构型等因素决定的。
因此在需要大量使用的场合，使用光学塑料可以降低材料的重量和成本，提高生产效率。
3.便于塑性加工
相较于传统的光学材料，光学塑料更易于进行塑性加工。
这是因为光学塑料具有较好的流动性，可以通过注塑、压塑、挤出等加工方式得到更好的成型效果。
与此光学塑料也可以进行切削、钻孔、激光切割等机械加工操作，便于生产、加工和使用。
4.表面质量优良
光学塑料的表面质量较高，主要因为材料的分子结构和表面活性决定了其表面质量。
一般情况下，光学塑料的表面光滑度可以达到0.01μm，而且具有较好的耐磨性和耐划性。
1.眼镜
光学塑料已经成为眼镜制作中广泛使用的材料。
与传统的眼镜材料相比，光学塑料的透明度高、重量轻、抗冲击性好、抗紫外线能力强等优点更适合眼镜行业。
2.照明器材
光学塑料在照明器材方面的应用越来越广泛。
采用光学塑料制作的照明器材，其透光性、色散性和反射性能都比较高，能够更好地控制光线的传播和分散，提高了照明效果。
3.汽车零部件
光学塑料在汽车零部件方面的应用也越来越广泛。
在汽车灯罩、后视镜、车窗等零部
件中，光学塑料的抗紫外线、抗震性能等特点更适合汽车环境的实际需求。
4.电子产品
光学塑料在电子产品中的应用越来越广泛。
采用光学塑料制作的电子产品，如手机屏
幕和液晶显示器等，具有更高的透明度和反射率，能够提高产品的清晰度和清晰度。
5.光学仪器
在光学仪器方面，光学塑料也得到了广泛应用。
包括摄像头镜头、望远镜镜头、显微
镜镜头等，光学塑料能够在不同的环境和光学要求下更好地控制光线，提高光学仪器的成
像质量和准确性。
三、光学塑料的未来发展趋势
随着科学技术的不断进步，光学塑料的应用领域将越来越广泛。
目前，光学塑料在眼镜、照明器材、汽车零部件、电子产品、光学仪器等领域中已经得到了广泛的应用。
未来，随着科学技术的发展和创新，光学塑料将成为各个工业领域中必不可少的材料之一。
随着人们的环保意识不断增强，光学塑料的可再生利用和环保性也将成为该材料未来
发展趋势的重点之一。
未来的光学塑料具有更好的可塑性、更高的机械强度、更高的抗紫
外线性能和更好的耐热性，同时具有更好的可再生能力，将推动光学塑料在各个领域中的
应用更加广泛和深入。
1.光学通讯
光学通讯是指利用光来传输信息的技术。
随着互联网技术的发展，光纤通讯已成为现
代通讯技术的核心部分。
而光学塑料的透明度高、传导性能好、制备成本低等特点，使其
成为光纤通讯材料的重要候选者。
目前，国内外研究机构正在积极开展光学塑料的研究，
以期实现更快、更稳定、更高效的光学通讯。
2.光电显示
随着移动电子产品和4K、8K等高清电视的普及，对于光电显示技术的要求越来越高，而传统的显示材料往往存在重量过大、耐久性差、反光率低等缺点。
利用光学塑料制造显
示器，可以以更高的透明度和更佳的色彩效果呈现影像，还可以更改显示器的形状和结构，满足现在和未来各种不同的需求。
3.太阳能
太阳能技术是解决环境和能源问题的关键之一。
利用光学塑料制造太阳能板可以提高
材料的透明度和转化效率，同时也可以轻便可塑，更加方便使用、运输和安装。
光学塑料
在太阳能技术中的应用前景广阔。
4.医疗领域
光学塑料材料在医疗领域中的应用与日俱增。
隐形眼镜、医用透明胶带等都是采用光学塑料制造的。
利用光学塑料制造高透过率、低反射率的成像系统等医疗设备也是当前的研究热点之一。
1.高性能光学塑料
随着科技的进步，高性能光学塑料的需求越来越高。
高性能光学塑料具有更高的耐高温、更优异的光学性能和更低的色散特性。
这种塑料可以更好地吸收和转换光线，从而适用于各种光学设备的制造。
目前，具有这种特殊性能的塑料正在不断发展、推广和应用，将为未来的高端光学设备提供更加优异的表现。
2.复合光学塑料
与传统光学塑料相比，复合光学塑料由多种不同的材料组合而成。
这种新型材料能够兼具不同类型材料的特点，例如优异的刚度、热稳定性和高透明性等。
复合光学塑料的应用范围更广，可能用于制造更具专业性的光学器件和光学仪器。
3.可重构光学塑料
可重构光学塑料是一种新型光学材料，它的结构由多个小结构单元组成，关键词是可变形和可重构性。
这种塑料可以制成不同形状和结构，具有高度的可调性和改性能力。
这种材料设想可以以药物释放设备、智能光学变镜和动态光学传感器等各种形式的诊疗和监测设备出现。
环保光学塑料首先指的是无害环境、无毒害的塑料材料，价值低廉、替代能力强；还可以指易逝和可降解的材料。
采用环保光学塑料可以减少对环境的污染，降低制造成本，提高产品的竞争力和市场反应。
光学塑料的应用和研究一直在不断深入和扩展，其特殊的光学性能和优良的物理属性使其在很多领域都有着广泛的应用前景和发展趋势。
随着科技的提高和创新，光学塑料也将迎来更多的机遇和挑战，在更广泛的领域中发挥着越来越重要的作用。
也要保持一种可持续发展的视角，更多地关注光学塑料的环保性和可持续性，推动新型光学材料的发展和应用。