噴墨印刷濾光片可用于精確控制光學(xué)特性。圖片來(lái)源：LTI、KIT

望遠(yuǎn)鏡、光柵、相機(jī)、激光測(cè)量技術(shù)或智能手機(jī)：在許多設(shè)備和系統(tǒng)中，濾光片可確保光根據(jù)其波長(zhǎng)進(jìn)行反射或傳輸?？査刽敹蚶砉W(xué)院 (KIT) 的研究人員開(kāi)發(fā)了新材料和創(chuàng)新工藝技術(shù)，可使用噴墨打印機(jī)生產(chǎn)此類過(guò)濾器。|

KIT 光技術(shù)研究所 (LTI) 負(fù)責(zé)人 Uli Lemmer 教授解釋說(shuō)：“只要工作中涉及光，就需要光學(xué)反射鏡和濾光片。” “然而，直到現(xiàn)在，它們都是在復(fù)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(duì)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(gè)耗能大的過(guò)程，在此過(guò)程中會(huì)損失大量材料。

用于生產(chǎn)濾光片的噴墨打印機(jī)

憑借他們的新工藝，作為由 KIT 和海德堡大學(xué)發(fā)起的稱為 3D Matter Made to Order 的卓越集群的一部分開(kāi)發(fā)，并且在巴登 - 符騰堡基金會(huì)的項(xiàng)目過(guò)程中，Uli Lemmer 和他的團(tuán)隊(duì)打算減少制造成本并靈活地使產(chǎn)品的特性適應(yīng)相應(yīng)的應(yīng)用。

這就是研究人員使用噴墨打印機(jī)生產(chǎn)噴墨濾光片 (IJPOF) 的原因。為此，他們使用了兩種專門(mén)為這一過(guò)程開(kāi)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(guò)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(jī)通過(guò)交替應(yīng)用的兩種材料逐層生產(chǎn)濾光片。

圖片來(lái)源：卡爾斯魯厄理工學(xué)院

為特定應(yīng)用定制產(chǎn)品

“這里的一個(gè)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(shí)是層厚決定了過(guò)濾器的最終性能。”

LTI 開(kāi)發(fā)的工藝特別適用于特殊設(shè)計(jì)，由于迄今為止缺乏有效的生產(chǎn)方法，這些設(shè)計(jì)通常成本高昂。據(jù)研究人員稱，對(duì)噴墨打印機(jī)生產(chǎn)的濾光片有很高需求的應(yīng)用包括醫(yī)學(xué)中的光譜程序、化學(xué)工業(yè)的計(jì)量設(shè)備，或需要覆蓋大表面的高反射率望遠(yuǎn)鏡。

具有超高反射率的高性能反射鏡

LTI 科學(xué)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(jī)系統(tǒng)、顯微鏡或傳感器系統(tǒng)等應(yīng)用。它們將正確波長(zhǎng)的光精確地引導(dǎo)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(kāi)發(fā)，研究人員設(shè)法通過(guò)在不同表面印刷納米粒子墨水來(lái)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(xué)特性。該制造方法適用于微米范圍內(nèi)的光學(xué)元件，例如用于照相機(jī)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(biāo)是通過(guò)成立一家衍生公司，引領(lǐng)這項(xiàng)用于生產(chǎn)新一代濾光片和反射鏡的創(chuàng)新技術(shù)取得商業(yè)成功。