專利名稱：偏光眼鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種眼鏡，尤其是一種具有光吸收作用和偏振功能的偏光眼鏡。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)實(shí)生活中，眼鏡對某些眼部疾病及視功能障礙的發(fā)生起著重要的防護(hù)作用， 人們已經(jīng)逐漸意識到在強(qiáng)光下佩戴眼鏡的重要性。眼鏡對人眼的防護(hù)作用主要包括以下 幾點(diǎn)首先，衰減光線強(qiáng)度；當(dāng)光線很強(qiáng)烈時(shí)，它能衰減入射光，不致使眼睛感到不適；一般 情況下，高質(zhì)量的眼鏡應(yīng)在可見光譜范圍內(nèi)具有平坦的吸收率。其次，阻擋有害輻射；例如 太陽輻射、激光輻射、焊接光輻射等，尤其是其中的紫外線輻射(UV輻射)，有可能對眼部造 成巨大的傷害，導(dǎo)致眼部疾病的發(fā)生，例如致光性角結(jié)膜炎、白內(nèi)障、光致性黃斑病變、眼瞼 損傷等，而通過佩戴眼鏡可隔離強(qiáng)光中的紫外線輻射，尤其是對于UVA(315nm 380nm)和 UVB(280nm 315nm)紫外線輻射。再次，防止眩光的產(chǎn)生；例如反射性眩光，它是由于光線 照射在光滑表面如濕水路面、雪地等產(chǎn)生的鏡面反射，從而對人眼產(chǎn)生一種不適。由于反射 眩光為部分偏振光或全偏振光，因此具有偏振功能的眼鏡可以選擇性的吸收某一偏振方向 的反射光，從而防止反射性眩光對眼睛造成的不適。然而現(xiàn)有技術(shù)中眼鏡只對某些特定波長的光具有較好的吸收隔離作用，但對其它 波長的光的吸收較少，并且防止眩光能力較弱，因此，不能有效的降低進(jìn)入人眼睛中的光線 強(qiáng)度，從而導(dǎo)致人眼不適或眼睛損傷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種在較寬的波譜范圍內(nèi)具有良好的光吸收作用和偏振 功能的偏光眼鏡。一種偏光眼鏡，包括一鏡架及一設(shè)置于鏡架的鏡片，所述鏡片包括一基底層，其 中，所述鏡片進(jìn)一步包括至少一碳納米管膜，所述碳納米管膜設(shè)置于所述基底層，所述碳納 米管膜由多個(gè)碳納米管組成，所述多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相連并沿一個(gè)方向擇優(yōu) 取向延伸。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述偏光眼鏡的鏡片包括至少一碳納米管膜設(shè)置于所 述基底層，碳納米管膜在較寬的波譜范圍內(nèi)，具有平坦的光吸收率，即對于此波譜范圍內(nèi)所 有波長的光線均具有良好的吸收作用，可以有效的降低光線對人眼造成的不適，減小對人 眼的損害。另外，碳納米管膜對紫外光波段具有很強(qiáng)的吸收作用，可以起到吸收隔離紫外光 的效果。而且碳納米管膜表現(xiàn)出優(yōu)良的偏振性能，可以有效的消除偏振眩光，從而使得所述 眼鏡可有效的降低進(jìn)入眼鏡的光線強(qiáng)度，減輕眼睛的不適。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的偏光眼鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的偏光眼鏡中鏡片的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的偏光眼鏡的鏡片中碳納米管沿同一方向擇優(yōu)取向排 列的碳納米管膜的掃描電鏡照片。圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的偏光眼鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5、圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的偏光眼鏡中鏡片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的偏光眼鏡的鏡片中多層碳納米管膜的透光率與光波 長的關(guān)系曲線。圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的偏光眼鏡的鏡片中多層碳納米管膜的偏振度與光波 長的關(guān)系曲線。主要元件符號說明
偏光眼鏡10，20
鏡架12,22
鏡片14，24
保護(hù)層15
碳納米管膜16，26
基底層18，28
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的偏光眼鏡。請參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種偏光眼鏡10，該偏光眼鏡10包括 一鏡架12及設(shè)置于鏡架12上的鏡片14，該鏡片14包括一基底層18及至少一碳納米管膜 16，所述至少一碳納米管膜16設(shè)置于所述基底層18的一表面作為光吸收層。進(jìn)一步的，所述鏡片14包括一保護(hù)層15，所述保護(hù)層15設(shè)置于所述碳納米管膜 16遠(yuǎn)離基底層18的表面。所述保護(hù)層15的材料為一透明高分子材料，可以是熱塑性聚合 物或熱固性聚合物中的一種或多種，如纖維素、聚對苯二甲酸乙酯、壓克力樹脂、聚乙烯、聚 丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、硅膠及聚酯等中的一種或多種。本實(shí)施例 中，該保護(hù)層15的材料為環(huán)氧樹脂，其厚度為200微米，可以防止碳納米管膜16脫落或損 傷。所述基底層18形狀面積不限，可根據(jù)實(shí)際需要制備，其具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，可 支撐所述碳納米管膜16 ；另外，所述基底層18是透明的，具有一定的透光度。優(yōu)選的，所述 基底層18還具有一定的柔韌性。該基底層18在使用時(shí)可根據(jù)所鏡架12的需要進(jìn)行剪切、 彎折，其厚度為0. 5毫米至3毫米。該基底層18的材料為一透明高分子材料，可為玻璃、聚 苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、對苯二甲酸乙二醇 酯(PET)、苯丙環(huán)丁烯(BCB)或聚環(huán)烯烴。本實(shí)施例中，所述基底層18為聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)，厚度為1. 2毫米，透光率為92 %。請參見圖3，所述碳納米管膜16總的厚度為0. 5納米 100微米。本實(shí)施例中，碳 納米管膜16的厚度為10微米。所述碳納米管膜16是由多個(gè)碳納米管組成，為一自支撐結(jié) 構(gòu)。所述自支撐結(jié)構(gòu)是指碳納米管膜16不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支 撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態(tài)，即將該碳納米管膜16置于(或固定于)間隔距 離設(shè)置的兩個(gè)支撐體上時(shí)，位于兩個(gè)支撐體之間的碳納米管膜16能夠懸空保持自身膜狀狀態(tài)。由于所述碳納米管膜16為一自支撐結(jié)構(gòu)，所述碳納米管膜16中的碳納米管相互連 接結(jié)合形成一個(gè)整體，因此該碳納米管膜16是以一個(gè)整體的形式復(fù)合于所述基底層18而 與所述基底層18形成一整體結(jié)構(gòu)。所述多個(gè)碳納米管為沿同一方向擇優(yōu)取向延伸。所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜 16中大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數(shù)碳納米管的整體 延伸方向基本平行于碳納米管膜16的表面。進(jìn)一步地，所述碳納米管膜16中多數(shù)碳納米 管是通過范德華力首尾相連。具體地，所述碳納米管膜16中基本朝同一方向延伸的每一碳 納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德華力首尾相連。該碳納米管膜16中的碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管 中的一種或多種。所述單壁碳納米管的直徑為0. 5納米 10納米，雙壁碳納米管的直徑為 1納米 15納米，多壁碳納米管的直徑為1. 5納米 50納米。碳納米管的長度大于50微 米，優(yōu)選地，碳納米管的長度為200 900微米。該碳納米管膜16可為碳納米管拉膜或碳納米管碾壓膜等。本實(shí)施例所述碳納米 管膜16為碳納米管拉膜，所述碳納米管膜16中基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管，并非 絕對的直線狀，可以適當(dāng)?shù)膹澢?；或者并非完全按照延伸方向排列，可以適當(dāng)?shù)钠x延伸方 向。因此，不能排除碳納米管拉膜的基本朝同一方向延伸的多數(shù)碳納米管中并列的碳納米 管之間可能存在部分接觸。所述碳納米管拉膜可通過從碳納米管陣列直接拉取獲得。從碳納米管陣列中拉取 獲得所述碳納米管拉膜的具體方法包括(a)利用拉伸工具從所述碳納米管陣列中選定一 碳納米管片段，本實(shí)施例優(yōu)選為采用具有一定寬度的膠帶或粘性基條接觸該碳納米管陣列 以選定具有一定寬度的一碳納米管片段；(b)通過移動該拉伸工具，以一定速度拉取該選 定的碳納米管片段，從而首尾相連的拉出多個(gè)碳納米管片段，進(jìn)而形成一連續(xù)的碳納米管 拉膜。該多個(gè)碳納米管相互并排使該碳納米管片段具有一定寬度。當(dāng)該被選定的碳納米管 片段在拉力作用下沿拉取方向逐漸脫離碳納米管陣列的生長基底的同時(shí)，由于范德華力作 用，與該選定的碳納米管片段相鄰的其他碳納米管片段首尾相連地相繼地被拉出，從而形 成一連續(xù)、均勻且具有一定寬度和擇優(yōu)取向的碳納米管拉膜。所述碳納米管拉膜及其制備 方法請參見2007年2月9申請的，2010年5月26日公告的，公告號為CN101239712B的中 國發(fā)明專利申請公開說明書。當(dāng)所述鏡片14包括多層碳納米管膜16時(shí)，該多層碳納米管膜16可以層疊交叉設(shè) 置，即相鄰兩層碳納米管膜16結(jié)構(gòu)中的碳納米管的擇優(yōu)取向延伸方向形成一夾角α，其中 0° < α <90°。當(dāng)α = 0°時(shí)，所述相鄰兩層碳納米管膜16可稱之為彼此同向排列，此 時(shí)鏡片14能夠吸收偏振方向垂直于碳納米管延伸方向上的偏振光；當(dāng)α =90°時(shí)，所述 相鄰兩層碳納米管膜16可稱之為彼此垂直排列，此時(shí)鏡片14對于各個(gè)方向的偏振光具有 相同的吸收率。所述鏡片14中碳納米管膜16的層數(shù)可為1 12層，相應(yīng)的，在此情況下隨著碳 納米管膜16層數(shù)的增加，所述鏡片14在可見光與紅外光波段的光吸收率為15% 80%， 并且所述鏡片14在此波段具有非常平坦的光吸收率；另外，所述鏡片14對UVA和UVB紫外 光的光吸收率均為50% 90% ；所述鏡片14的偏振度為0. 2 0. 98。本實(shí)施例中所述碳納米管膜優(yōu)選為10層，所述相鄰兩層碳納米管膜16彼此同
5向排列，即每兩層相鄰的碳納米管膜16中的碳納米管擇優(yōu)取向延伸的方向之間的夾角為 0°。在此情況下，所述鏡片14在可見光與紅外光波段光的光吸收率約為75%左右，而且所 述鏡片14在此波段具有非常平坦的光吸收率。另外，所述鏡片14在UVA和UVB紫外光的 光吸收率超過90%。所述鏡片14在此情況下的偏振度超過0.95，可以有效的吸收平行于 此偏振方向上的入射光。由此可見，該多層碳納米管膜16對光具有良好的光吸收率，從而 使得所述鏡片14具有良好的光吸收效果。本實(shí)施例所述的偏光眼鏡10中，所述鏡片14可通過以下方法制備首先，提供一 基底層18 ；其次，提供至少一碳納米管膜16，并將所述碳納米管膜16貼覆于所述基底層18 表面；再次，提供一保護(hù)層15，所述保護(hù)層15可通過沉積法等沉積于所述碳納米管膜16遠(yuǎn) 離基底層18的表面從而形成一體化結(jié)構(gòu)；最后，對所述一體化結(jié)構(gòu)進(jìn)行裁剪得到所述鏡片 14。如圖4、圖5及圖6所示，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種偏光眼鏡20，該偏光眼鏡20 包括一鏡架22及設(shè)置于鏡架上的鏡片24，該鏡片24包括一基底層28及至少一碳納米管 膜26，本實(shí)施例偏光眼鏡20與第一實(shí)施例偏光眼鏡10的區(qū)別在于，所述至少一碳納米管膜 26復(fù)合于所述基底層28中，所述復(fù)合是指所述碳納米管膜26在厚度方向嵌設(shè)于所述基底 層28中。由于所述至少一碳納米管膜26復(fù)合于所述基底層28中，因此所述鏡片24可不 需要保護(hù)層。如圖5及如圖6所示，進(jìn)一步的，所述碳納米管膜26的個(gè)數(shù)可為多個(gè)，此時(shí)，所述 多個(gè)碳納米管膜26可平行于基底層28表面層疊設(shè)置，所述多個(gè)碳納米管膜26可緊密層疊 排列形成一整體結(jié)構(gòu)，或者，所述多個(gè)碳納米管膜26相互平行且間隔設(shè)置。優(yōu)選的，本實(shí)施 例中所述多個(gè)碳納米管膜26相互平行且間隔設(shè)置，且間隔距離相等，并且相鄰兩碳納米管 膜26彼此同向排列，即所述碳納米管膜26中的碳納米管基本沿同一個(gè)方向延伸。圖5所示的鏡片24的制備可以通過以下方法實(shí)現(xiàn)第一步，提供一基底層18 ；第 二步，提供至少一碳納米管膜16，并將所述碳納米管膜16貼覆于所述基底層18表面；第三 步，再提供一基底層18，將所述基底層18貼覆于所述碳納米管膜16的表面；第四步，再通 過熱壓的壓印工藝使所述碳納米管膜16和基底層18形成一體化結(jié)構(gòu)，對所述一體化結(jié)構(gòu) 進(jìn)行裁剪得到所述鏡片14。圖6所示的鏡片24的制備方法與圖5所示的鏡片24的制備方法基本相同第一 步，提供一基底層18 ；第二步，提供至少一碳納米管膜16，并將所述碳納米管膜16貼覆于所 述基底層18表面；第三步，再提供另一基底層18，將所述基底層18貼覆于所述碳納米管膜 16未貼敷基底層18的表面；第四步，在第三步的基礎(chǔ)上重復(fù)第二步及第三步；第五步，再通 過熱壓的壓印工藝使所述碳納米管膜16和基底層18形成一體化結(jié)構(gòu)，對所述一體化結(jié)構(gòu) 進(jìn)行裁剪得到所述鏡片14。由于碳納米管膜26中的碳納米管之間存在很多間隙。因此當(dāng)將該碳納米管膜26 設(shè)置于所述基底層28中時(shí)，基底層28的材料將滲透進(jìn)入所述碳納米管之間的間隙中，從而 所述碳納米管膜26可以和基底層28形成一體結(jié)構(gòu)，可使得所述鏡片24透光更加均勻并且 具有較高的強(qiáng)度。另外，由于所述多層碳納米管膜26相互間隔設(shè)置于基底層28中，這種多 層間隔設(shè)置的碳納米管膜26可以多次吸收入射光，從而使得本發(fā)明中的偏光眼鏡20具有 更好的光吸收效果。
如圖7、圖8所示，由于碳納米管膜中的碳納米管具有良好的光吸收特性，并且在 對于各個(gè)波段的光均具有良好的吸收特性，尤其是在可見光及紅外光波段，具有平坦的光 吸收率。而且，碳納米管膜中的碳納米管對紫外光具有很高的吸收率，尤其是對于UVA及 UVB紫外線具有一個(gè)很強(qiáng)的吸收峰，可以有效的隔離入射光中的紫外線。因此，采用所述碳 納米管膜的偏光眼鏡亦具有良好的光吸收效果。另外，由于碳納米管膜中的多個(gè)碳納米管 趨向于沿同一方向延伸，因此碳納米管膜具有偏光特性，并且隨著碳納米管膜層數(shù)的增加， 鏡片的偏振度也進(jìn)一步增加，可進(jìn)一步隔離偏振方向平行于碳納米管延伸方向上的入射 光。此外，由于碳納米管膜具有良好的強(qiáng)度及韌性，由此制備的鏡片具有較高的強(qiáng)度 及韌性，即使偏光眼鏡摔落或受到強(qiáng)力沖擊，鏡片仍然不會碎裂成小塊而是保持整體結(jié)構(gòu) 開裂。可以理解，所述偏光眼鏡中鏡片的光吸收率隨著設(shè)置于所述基底層的碳納米管膜 的層數(shù)增加而增加，所需碳納米管膜的層數(shù)可根據(jù)實(shí)際環(huán)境的需要進(jìn)行選擇。所述偏光眼鏡包括設(shè)置于基底層中的至少一碳納米管膜，碳納米管膜由多個(gè)碳納 米管組成，并且多個(gè)碳納米管首尾相連基本沿一個(gè)方向擇優(yōu)取向延伸，由于碳納米管具有 良好的光吸收率，使得所述碳納米管膜在非常寬的波譜范圍內(nèi)，尤其是在可見光與紅外光 波段，具有平坦的光吸收率；另外，碳納米管膜對紫外線波段也具有很強(qiáng)的光吸收作用，使 得所述偏光眼鏡可有效的避免眼睛受到強(qiáng)光的刺激，具有良好的強(qiáng)光防護(hù)作用。而且，由于 碳納米管膜具有優(yōu)良的偏振性能，可以根據(jù)不同的平鋪方式獲得不同的偏振效果，從而有 效的消除偏振眩光對人眼的損害。另外，由于碳納米管膜具有良好的強(qiáng)度及韌性，因此，所 述碳納米管膜與所述基底層復(fù)合后極大地增強(qiáng)了鏡片的強(qiáng)度，進(jìn)而增強(qiáng)了該偏光眼鏡的強(qiáng) 度并且保持一定的韌性。根據(jù)實(shí)際環(huán)境需求，所需碳納米管膜的層數(shù)可作相應(yīng)的變化，從而 得到具有特定光吸收率和偏振功能的偏光眼鏡。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種偏光眼鏡，包括一鏡架及設(shè)置于所述鏡架上的一鏡片，所述鏡片包括一基底層，其特征在于，所述鏡片進(jìn)一步包括至少一碳納米管膜，所述至少一碳納米管膜設(shè)置于所述基底層一表面，所述碳納米管膜由多個(gè)碳納米管組成，所述多個(gè)碳納米管沿一個(gè)方向擇優(yōu)取向延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述碳納米管膜中大多數(shù)的碳納米管 延伸方向基本平行于所述碳納米管膜表面。
3.如權(quán)利要求2所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述碳納米管膜中基本朝同一方向延 伸的大多數(shù)碳納米管中每一碳納米管與在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德華力首尾 相連。
4.如權(quán)利要求1所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述鏡片進(jìn)一步包括一保護(hù)層，所述保 護(hù)層設(shè)置于所述碳納米管膜遠(yuǎn)離基底層的表面。
5.如權(quán)利要求1所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述鏡片包括多個(gè)層疊設(shè)置的碳納米 管膜，所述多個(gè)碳納米管膜中相鄰兩層碳納米管膜彼此同向排列，相鄰兩層碳納米管膜中 碳納米管基本沿同一方向延伸。
6.如權(quán)利要求1所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述鏡片包括多個(gè)層疊設(shè)置的碳納米 管膜，所述多個(gè)碳納米管膜中相鄰兩層碳納米管膜彼此垂直排列，相鄰兩層碳納米管膜中 的碳納米管的延伸方向垂直。
7.如權(quán)利要求1所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述碳納米管膜的層數(shù)為1 12層。
8.如權(quán)利要求1所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述鏡片在可見光及紅外光波段的光 吸收率均為15% 80%。
9.一種偏光眼鏡，包括一鏡架及設(shè)置于所述鏡架上的一鏡片，所述鏡片包括一基底層， 其特征在于，所述鏡片進(jìn)一步包括至少一碳納米管膜，所述至少一碳納米管膜復(fù)合于所述 基底層中，所述碳納米管膜由多個(gè)碳納米管組成，所述多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相 連并沿一個(gè)方向擇優(yōu)取向延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述至少一碳納米管膜在厚度方向上 嵌設(shè)于所述基底層中。
11.如權(quán)利要求9所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述鏡片包括多個(gè)層疊設(shè)置的碳納米 管膜，所述多個(gè)碳納米管膜緊密層疊排列形成一整體結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求9所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述鏡片包括多個(gè)碳納米管膜，所述 多個(gè)碳納米管膜平行于基底層表面且相互間隔設(shè)置。
13.如權(quán)利要求9所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述鏡片包括多個(gè)碳納米管膜，所述 多個(gè)碳納米管膜中相鄰兩層碳納米管膜彼此同向排列或彼此垂直排列。
14.如權(quán)利要求9所述的偏光眼鏡，其特征在于，所述基底層的材料滲透進(jìn)入所述碳納 米管之間的間隙中形成一體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種偏光眼鏡，包括一鏡架及一設(shè)置于鏡架的鏡片，所述鏡片包括一基底層；至少一碳納米管膜，所述碳納米管膜設(shè)置于所述基底層，所述碳納米管膜由多個(gè)碳納米管組成，所述多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相連并沿一個(gè)方向擇優(yōu)取向排列。
文檔編號G02C7/10GK101982802SQ201010294970
公開日2011年3月2日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者馮俊波, 李群慶, 范守善 申請人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司