纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕

杨玲玲

江苏联合职业技术学院南京卫生分院 （南京210038）

纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术是由麻省理工学院、哈佛物理系与美国陆军生化中心的科学家一起研制的一项新技术。他们利用奈米粒子共振散射技术，在玻璃上面喷洒银奈米粒子，使玻璃可以显色。一般传统的投影屏幕为白色，可以呈现不同的颜色，将投影屏幕投射到玻璃上，光会穿过玻璃。若将特定的奈米粒子混合到透明材料中，其他颜色都可以穿透玻璃。纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术在未来可以广泛使用在商店橱窗或者挡风玻璃上，成本较低，很方便使用。

1 纳米粒子研究

纳米粒子的研究开发主要集中在金属、陶瓷、半导体材料等领域，应用广范。高分子纳米粒子的研究相对较晚，该方法可以引起物理化学性质的突变。

高分子纳米粒子技术在20世纪的中后期发展迅速，原子力显微镜等微观操纵技术对纳米技术的发展起到重要作用。

高分子纳米粒子的制备是关键技术。先后有微乳液制备方法、纳米孔洞的聚碳酸脂过滤膜等方法，最后通过电化学聚合法合成纳米材料，形成纳米结构材料的模板。后来，高分子纳米材料的制备方法有一些进步，效果显著。

2 高分子纳米粒子的制备方法以及研究方法应用

2.1 制备方法

(1)乳液聚合法

目前很多国家研究乳液聚合法，高分子乳液粒径和分布单散性是控制高分子纳米粒子的重要条件。

①辐射乳液聚合法

通过电离辐射引发乳液聚合。辐射乳液聚合使产品的纯度高、没有残留引发剂、节能等。

②种子乳液聚合法

该方法是乳液聚合工艺方法，制作特殊聚合物粒具有更加明显的优势，例如核壳结构。选用合适的乳化剂和聚合单体在初期反应时会产生大量的胶束，可以生成很多聚合物晶种，最后可以形成乳液聚合粒子。

③无皂乳液聚合

在反应过程中不添加乳化剂或添加少量的乳化剂，它的作用不同于以前的。通过亲水性单体共聚维持乳液的稳定。将微波加热应用到无皂乳液聚合中可以得到窄分散的纳米级胶乳粒子。

(2)分子自组装

分子自组装就是聚合分子在静电作用、疏水亲脂作用下，构筑特殊结构和形状的集合体。经过分子沉积的自组装膜在层与层间激烈的静电作用，可以保证它的稳定性，可以随意控制膜的厚度，也可仿真自然生物的膜，根据它的这些特点，受到广泛的重视。

(3)模板聚合

它可以与单体或者生长链通过静电键合、电子转移的相互作用，放入聚合体系中聚合形成模板聚合。

(4)分散聚合

在稳定剂的存在下，反应体系从最初的均相溶液到非均相体系转变，是特殊的沉淀过程，它可以轻易控制微球的粒径，获得共聚物微球，

2.2 研究方法

高分子纳米材料主要研究高分子纳米材料的组成部分。

(1)红外光谱

聚合物中不同键具有不同的振动频率，可以通过检测红外光谱的特性来吸收频率判断键是否存在。它还可以显示共聚物序列分布和立构规划整性方面的信息。

(2)电子显微镜

通过电子显微镜可以研究纳米粒子的形态、性质等，电子显微镜的透射电镜可以观察纳米粒子的分散情况、聚合晶格的形态。而扫描电镜可以用于聚合物的表面研究，比如聚合物的相容性、断裂层等。原子力显微镜可以弥补扫描电镜只可以观测导电物质表面性质的缺陷，可以显示全面的表面形态图像。

(3)热分析

它可以检测聚合物的性能根据温度的变化而变化，它包括热重分析、微分热重分析、差热分析等，差热、扫描热度技术可以测量聚合物玻璃化转变温度、热度等。

2.3 高分子纳米材料的应用

(1)功能电路

在电子学方面的应用比较广泛。目前可以用纳米技术实现原子排列，也可用在特殊电子器件上面，制成密度很高的集成电路。对聚合物纤维、纳米管进行检测，纳米纤维比聚合物的导电性能更强。

(2)高档涂料

纳米聚合物乳胶具有很好的渗透性、湿润性，可大量用在涂料工业上面，特别是形状复杂的结构、木材、石料布等吸收性较好的材料的涂底或灌注。它可以替代有机溶剂产品。对于表面形状复杂的材料，它可以使之湿润，增强粘黏性，也可用在金属透明保护清漆等。

(3)医学材料

纳米粒子可用于纳米控释系统的载体材料，合成生物降解的聚合物。还可以根据不同聚合物特性用于治疗。

3 纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术革新

利用奈米粒子共振散射技术，在玻璃上面喷洒银奈米粒子，使玻璃可以显色。一般传统的投影屏幕为白色，可以呈现不同的颜色，将投影屏幕投射到玻璃上，光会穿过玻璃。若将特定的奈米粒子混合到透明材料中，其他颜色都可以穿透玻璃。

透明投影屏幕使观众即使隔着屏幕可以看到屏幕后面的景物，通过屏幕看到清新投影图像，目前在舞台剧、商业广告方面应用比较广。透明投影屏幕一般是光学功能薄膜，把它贴到玻璃上，它可以成像，但是存在画面清晰透明度也不好，透明度好画面模糊。透明投影屏幕也存在很多产品，例如散射偏光玻璃屏幕，它是新的透明投影屏幕新技术，还有纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术，这些新技术使透明投影屏幕发展更加的迅速，将来为人们的生活与工作带来便利。下面介绍散射偏玻璃投影屏幕技术。

3.1 目前的透明投影屏幕技术

目前的全息透明屏幕胶片的产品，存在投影光透问题，有一半的光透过屏幕就会损失掉，光前散射投影会比较好，但是光背投影前画面会比较清晰，后期会比较模糊，这是全息胶片具有光滑园坑，发生折射现象。它在制作中应激光扩束散斑灼烧胶片，就像激光刻盘，在胶片便面留下细小的痕迹，可以让光入射表面时产生透射、折射、反射现象，合理分配各种光线，一般透明度好的全息透明屏幕需要强大的电流功率支撑投影。可以通过实验分析全息透明屏幕的特点，应用稍有雾度的拉杆活页夹塑料书皮，它的成像效果与全息透明投影屏幕成效效果一样，全息透明投影屏幕没有很大的技术效果，通过塑料书皮与全息透明投影成像效果分析，发现成像没有很大的区别。还可以采用电控光玻璃在电场作用下的透明度也可作为透明投影屏幕使用，但它存在条件限制，只有在光线暗的地方使用。由于透明投影屏幕不常见，现在使用不是很广泛。

3.2 散射偏光玻璃投影屏幕技术

纳米粒子中的聚合物和液晶材料可以分为聚合物分散液晶与网络液晶，分散液晶是聚合物与液晶按比例分配，液晶被聚合物分散包围。网络液晶的聚合物与液晶比例分配一般为1:11，聚合物形成网络。外界的拉伸、剪切对聚合物液晶排列有很大的影响。目前国际上应用液晶一般是电光器的研究，它可以调节散射偏光片、滤光片等。散射偏光玻璃是夹胶玻璃制品，50%的光透射，50%的光散射，使玻璃呈现半透明状态。散射偏光玻璃用作透明投影屏幕与单片投影机和单片投影技术相结合，投影出来的光是偏振光，偏振方向与散射偏光玻璃的透光形成正轴，形成全散射，透明光线没有问题。在光线越好的地方图像越清晰。它具有背头成像原理技术优势。

散射偏光玻璃可以在商场的玻璃门窗应用，制作大面积的玻璃，加上散射偏光玻璃，可以形成散射透明投影屏幕。在DLP投影机上的成影与全息胶片产品一样，在单片LCD投影机的效果明显好得多，没有浪费透射光，背投影效果很高，画面很清晰。散射偏光玻璃也可制成马赛克方块玻璃，可以根据客户的要求随意调整它的形状，加上不同的文字图案。这种透明投影屏幕技术用在商业广告视屏上面，效果很神奇，给人一种魔幻的感觉。

3.3 纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术

它是由美国科研人员共同研制的。他们利用奈米粒子共振散射技术，在玻璃上面喷洒银奈米粒子，使玻璃可以显色。一般传统的投影屏幕为白色，可以呈现不同的颜色，将投影屏幕投射到玻璃上，光会穿过玻璃。若将特定的奈米粒子混合到透明材料中，其他颜色都可以穿透玻璃。这种纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕虽然还处在开始研究阶段，相信不久的将来一定可以得到发展和应用。纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术在未来可以广泛使用在商店橱窗或者挡风玻璃上，成本较低，很方便使用。

4 纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术应用展望

纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术，还处在研究阶段，但是纳米粒子透明玻璃的涂料在不断的发展。

4.1 纳米粒子变透明涂料

4.1.1 纳米氧化物

虽然纳米氧化物微粒直径变小了，但是表面积在增大，表面积的原子也在相应的增多，造成原子间的不饱和键，是纳米粒子的吸附性更强，为了保持稳定就必须发生团聚。纳米粒子的有机涂料的分散优化工艺，对纳米粒子的表面进行处理，分化纳米氧化物浆料时要选择与之配套的分散助剂，这样可以使微粒子之间产生排斥力，产生的静电或者阻力维持稳定。采用机械加速聚集纳米材料分散，形成细微粒子。分散的细微粒子可以保持稳定，严格控制纳米导电氧化物材料的添加量。

4.1.2 化学助剂对纳米颗粒分散的影响

湿润剂、分散剂对纳米粒子粉末具有很好的湿润和分散作用，可以保持涂料的稳定。再添加涂料成膜的过程中，溶剂的挥发，可以维持纳米分散的稳定，保证漆膜的透明性。聚乙烯吡咯烷酮它具有很强的粘黏子性、增溶、分散性能，目前被广泛应用在纳米粒子分散方面。

4.2 技术发展

纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术可以在将来广泛应用，它可以通过一些材料、新的技术，使透明投影屏幕发展更加先进，应用更加广泛。

5 结语

纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术虽然目前技术不够成熟，还没有大规模使用，通过科研人员的不断研究，可以突破技术难关，实现纳米粒子变透明玻璃为投影屏幕技术的广泛使用。高分子纳米粒子作为新兴的功能材料,因其特殊的效应和性能而具有广阔的应用前景。今后在制备新型高分子纳米粒子、智能高分子纳米粒子等方面将是人们研究的热点。

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