உயர்-செயல்திறன் மற்றும் அழகியல் சுடர்-தடுப்பு பிளாஸ்டிக்கைப் பின்தொடரும் போது, ஒரு முக்கிய பொறியியல் வர்த்தகம், செயல்பாட்டு நிரப்பிகளின் அறிமுகம் தயாரிப்பின் ஒளியியல் பண்புகளை சமரசம் செய்வதை உள்ளடக்கியது. க்குஜிங்க் போரேட் (ZB), மிகவும் பயனுள்ள புகை-அடக்கும் சினெர்ஜிஸ்ட், இது பிளாஸ்டிக் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் நிறத்தை பாதிக்கிறதா என்ற கேள்வி வெறுமனே "ஆம்" அல்லது "இல்லை" அல்ல, ஆனால் "துகள் ஆப்டிகல் நடத்தை", "இடைமுக தொடர்புகள்" மற்றும் "பாலிமர் மேட்ரிக்ஸ் இயல்பு" ஆகியவற்றால் தீர்மானிக்கப்படும் முறையாகக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய பிரச்சினை. இந்தத் தாள் அதன் அடிப்படை வழிமுறைகளை ஆராய்ந்து, அறிவியல் அடிப்படையிலான வடிவமைப்பு உத்தியை வழங்கும்.
வெளிப்படைத்தன்மையில் துத்தநாக போரேட்டின் தாக்கம் முக்கியமாக கனிம துகள்கள் மற்றும் கரிம பாலிமர் மேட்ரிக்ஸுக்கு இடையே உள்ள ஒளியியல் பொருத்தமின்மையிலிருந்து உருவாகிறது, முதன்மையாக இரண்டு ஒளி சிதறல் வழிமுறைகள் மூலம் வெளிப்படுகிறது.
· தூண்டுதல் நிலை: துகள் அளவு (d) மற்றும் சம்பவ ஒளியின் அலைநீளம் (λ, புலப்படும் ஒளியின் வரம்புகள் 380-780 nm வரை) ஒரே அளவு வரிசையில் (d ≈ 0.1λ - 10λ) இருக்கும் போது, அதாவது, துகள் அளவு தோராயமாக 40 nm மற்றும் 10 nm க்கு இடையே வலுவாக இருக்கும் போது
துத்தநாக போரேட்டின் பொதுவான நிலை: வழக்கமான தொழில்துறை தர துத்தநாக போரேட்டின் சராசரி துகள் அளவு (D50) பொதுவாக 1-5 μm வரம்பிற்குள், துல்லியமாக வலுவான Mie சிதறல் மண்டலத்திற்குள் வரும். இத்தகைய துகள்கள் அதிக எண்ணிக்கையில் ஒரு வெளிப்படையான மேட்ரிக்ஸில் (PC, PMMA, அல்லது வெளிப்படையான PVC போன்றவை) சிதறடிக்கப்படும்போது, அவை எல்லாத் திசைகளிலும் ஒளியைச் சிதறடிக்கின்றன, இது ஒளி பரிமாற்றத்தில் கூர்மையான சரிவு, மூடுபனி அதிகரிப்பு மற்றும் "பால் வெள்ளை" அல்லது "சுண்ணாம்பு" ஒளிஊடுருவக்கூடிய தோற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது.
கொள்கை: வெவ்வேறு ஒளிவிலகல் குறியீடுகளுடன் இரண்டு ஊடகங்களின் இடைமுகத்தின் வழியாக ஒளி செல்லும் போது, ஃப்ரெஸ்னல் பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகல் ஏற்படுகிறது. பிரதிபலித்த ஒளி சிதறிய ஒளியாக மாறுகிறது.
· தரவு ஒப்பீடு:
· பொதுவான வெளிப்படையான பிளாஸ்டிக்குகளின் ஒளிவிலகல் குறியீடுகள் (n_D^20): PC ~1.58, PMMA ~1.49, வெளிப்படையான PVC ~1.52-1.55.
துத்தநாக போரேட்டின் ஒளிவிலகல் குறியீடு (2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O) தோராயமாக 1.48-1.52 ஆகும்.
· பகுப்பாய்வு: துத்தநாக போரேட் மற்றும் சில பிளாஸ்டிக்குகளுக்கு இடையே உள்ள ஒளிவிலகல் குறியீட்டு வேறுபாடு (எ.கா., PMMA) ஒப்பீட்டளவில் சிறியது (<0.03), இதன் விளைவாக கோட்பாட்டளவில் பலவீனமான இடைமுகச் சிதறல் ஏற்படுகிறது; இருப்பினும், பிசி போன்ற பொருட்களில், வேறுபாடு பெரியதாக இருக்கும் (>0.05), சிதறல் மிகவும் உச்சரிக்கப்படுகிறது. எவ்வாறாயினும், நடைமுறை கூட்டு அமைப்புகளில், மேக்ரோஸ்கோபிக் இடைமுகங்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைப்புகளால் ஏற்படும் குறைபாடுகளிலிருந்து மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கம் ஏற்படுகிறது.
உடல் நீர்த்த விளைவு: துத்தநாக போரேட் ஒரு வெள்ளைப் பொடியாகும், மேலும் வண்ண மாஸ்டர்பேட்ச் அல்லது சாயமிடுதல் பிசினுடன் அதைச் சேர்ப்பது உடல் நீர்த்துப்போகச் செய்து ஒளிச் சிதறலை ஏற்படுத்தலாம், இது நிறச் செறிவு (பிரகாசம்) குறைவதற்கும் பிரகாசம் (எல் மதிப்பு) அதிகரிப்பதற்கும் வழிவகுக்கலாம்.
·வேதியியல் தொடர்பு ஆபத்து: உயர் வெப்பநிலை செயலாக்கத்தின் போது (குறிப்பாக 250 ℃), துத்தநாக போரேட்டில் சில அசுத்தங்கள் (இரும்பு அயனிகள் போன்றவை) இருந்தால் அல்லது குறிப்பிட்ட நிறமிகள் அல்லது பாலிமர் சிதைவு தயாரிப்புகளுடன் வினைபுரிந்தால், அது கணிக்க முடியாத மஞ்சள் அல்லது நிற மாற்றத்தை ஏற்படுத்தலாம். ஆனால் இது துத்தநாக போரேட்டின் உள்ளார்ந்த பண்பு அல்ல, ஆனால் அதன் தூய்மை மற்றும் அமைப்பு பொருந்தக்கூடிய தன்மையைப் பொறுத்தது.
ஆப்டிகல் விளைவுகள்துத்தநாக போரேட்இறுதி பயன்பாட்டு முறையை வலுவாக சார்ந்துள்ளது.
காட்சி 1: ஒளிபுகா அல்லது அடர் வண்ணப் பொருட்களில் (பெரும்பாலான சுடர் எதிர்ப்பு பொறியியல் பிளாஸ்டிக்குகள், கம்பி மற்றும் கேபிள் பொருட்கள் போன்றவை)
· தாக்க மதிப்பீடு: கிட்டத்தட்ட மிகக் குறைவு.
·காரணம்: தயாரிப்பு ஒளிபுகா மற்றும் அடர் நிறம் கொண்டது. துத்தநாக போரேட்டின் சேர்ப்பு முக்கியமாக உள் ஒளி சிதறலை பாதிக்கிறது, ஆனால் மேற்பரப்பு நிறத்தை பாதிக்காது. அதன் முக்கிய மதிப்பு - புகை அடக்குதல் மற்றும் சுடர் தடுப்பு ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த விளைவு - ஆப்டிகல் செயல்திறனை தியாகம் செய்யாமல் முழுமையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது துத்தநாக போரேட்டின் முக்கிய பயன்பாட்டுக் காட்சியாகும்.
காட்சி 2: அரை வெளிப்படையான அல்லது இயற்கை நிற தயாரிப்புகளில் (சில மின்னணு உறைகள் மற்றும் மின் கூறுகள் போன்றவை)
·பாதிப்பு மதிப்பீடு: இது மூடுபனியில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பு மற்றும் பரிமாற்றம் குறைவதற்கு வழிவகுக்கும், இதனால் அரை வெளிப்படையான பொருள் வெள்ளை ஒளிபுகாநிலையை அணுகும்.
·எதிர் நடவடிக்கை: கீழே விவரிக்கப்பட்டுள்ள தொழில்நுட்ப வழிமுறைகள் மூலம் மேம்படுத்துவது அவசியம், அல்லது தீ பாதுகாப்பு செயல்திறனுக்கான ஈடாக இந்த அழகியல் மாற்றத்தை ஏற்க வேண்டும்.
காட்சி 3: அதிக வெளிப்படைத்தன்மை தேவைப்படும் தயாரிப்புகளில் (ஆப்டிகல் கூறுகள், வெளிப்படையான விளக்கு நிழல்கள், உயர் பளபளப்பான மேற்பரப்புகள் போன்றவை)
தாக்க மதிப்பீடு: வழக்கமான துத்தநாக போரேட்டின் பயன்பாடு பொதுவாக சாத்தியமற்றது மற்றும் வெளிப்படைத்தன்மையை முற்றிலும் அழித்துவிடும்.
· அறிவியல் சவால்: இது பொருள் வடிவமைப்பின் வரம்புகளுக்கு ஒரு சவாலாகும், இது அதிநவீன தொழில்நுட்ப பாதைகளை ஏற்றுக்கொள்ள வேண்டும்.
ஃப்ளேம் ரிடார்டன்சி மற்றும் ஆப்டிகல் செயல்திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையே சமநிலை தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு, பின்வரும் தொழில்நுட்ப பாதைகள் மூலம் துத்தநாக போரேட்டின் தாக்கத்தின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டை அடைய முடியும்.
உத்தி 1: துகள் அளவின் தீவிர மேம்படுத்தல் - Mie சிதறலின் மையப் பகுதியைத் தவிர்ப்பது
·நோக்கம்: துத்தநாக போரேட்டின் முதன்மைத் துகள் அளவை 100 nm க்கும் குறைவாகக் குறைக்க (ரேலே சிதறல் பகுதிக்குள் நுழைந்தால், சிதறல் தீவிரம் துகள் அளவின் ஆறாவது சக்திக்கு விகிதாசாரமாகும், எனவே நானோ பொருள்மயமாக்கல் விளைவு குறிப்பிடத்தக்கது).
·தொழில்நுட்பம்: நானோ துத்தநாக போரேட் அல்லது திறம்பட தர அல்ட்ராஃபைன் பொடிகளை தயாரிக்க நானோ தொகுப்பு தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துதல்.
· வரம்புகள்: நானோ துகள்கள் மிக அதிக மேற்பரப்பு ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் அவை திரட்டப்படுவதற்கு வாய்ப்புள்ளது. பல நூறு நானோமீட்டர்களின் தொகுப்புகள் உருவாகியவுடன், அது மீண்டும் கடுமையான மீ சிதறலைத் தூண்டும். எனவே, இது இரண்டு மூலோபாயத்துடன் இணைந்து பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.
உத்தி 2: மேற்பரப்பு மாற்றியமைத்தல் பொறியியல் - ஒளிவிலகல் குறியீட்டு பொருத்தம் மற்றும் சிதறல் நிலைத்தன்மையை அடைதல்
இது மிகவும் பயனுள்ள மற்றும் நடைமுறை மைய தொழில்நுட்பமாகும்.
1. இணைப்பு முகவர் சிகிச்சை:
·சிலேன் இணைப்பு முகவர்கள் (அமினோ, எபோக்சி சிலேன் போன்றவை) அல்லது டைட்டானியம் எஸ்டர் இணைப்பு முகவர்களைப் பயன்படுத்தி ஜிங்க் போரேட்டின் மேற்பரப்பு சிகிச்சை.
·இரட்டைச் செயல்பாடு: முதலாவதாக, பாலிமர்களுடன் இணக்கத்தன்மையை மேம்படுத்துதல் மற்றும் இடைமுகக் குறைபாடுகளைக் குறைத்தல்; இரண்டாவதாக, சில இணைப்பு முகவர்கள் துகள்களின் மேற்பரப்பில் ஒளிவிலகல் குறியீட்டு நிலைமாற்ற அடுக்கை உருவாக்கி, ஒளிச் சிதறலைக் குறைக்கலாம்.
2. பாலிமர் கிராஃப்ட் பூச்சு (உயர்நிலை பயன்பாடுகளுக்குப் பரிந்துரைக்கப்படுகிறது):
மேட்ரிக்ஸ் பிசின் ஒளிவிலகல் குறியீட்டுடன் மிகவும் பொருந்தக்கூடிய துத்தநாக போரேட் துகள்களின் மேற்பரப்பில் ஒரு வெளிப்படையான பாலிமர் ஷெல்லின் வேதியியல் ஒட்டுதல் அல்லது உடல் பூச்சு.
· சிறந்த பொருள்: எடுத்துக்காட்டாக, PMMA க்கு பயன்படுத்தப்படும் போது, அது PMMA ஷெல் லேயரை ஒட்டலாம்; எபோக்சி பிசினுக்குப் பயன்படுத்தும்போது, அது எபோக்சி இணக்கமான பிசினுடன் பூசப்படலாம். இது துகள்களின் மீது "ஆப்டிகல் இன்விசிபிலிட்டி க்ளோக்" வைப்பதற்குச் சமம்.
3. மைக்ரோ என்கேப்சுலேஷன்:
மெலமைன் ஃபார்மால்டிஹைட் ரெசின் (MF) போன்ற மிகவும் வெளிப்படையான மைக்ரோ கேப்சூல்களில் துத்தநாக போரேட்டை இணைக்கவும். MF ரெசினின் ஒளிவிலகல் குறியீடு (~1.55-1.60) பல பொறியியல் பிளாஸ்டிக்குகளுக்கு அருகில் உள்ளது, இது சிறந்த ஆப்டிகல் பொருத்தத்தை செயல்படுத்துகிறது.
உத்தி 3: சூத்திரம் மற்றும் செயல்முறையின் கூட்டுத் தேர்வுமுறை
1. தீவிர சிதறல் செயல்முறை: உயர் வெட்டு இரட்டை திருகு வெளியேற்றம் மற்றும் மூன்று ரோல் அரைத்தல் ஆகியவற்றின் கலவையானது துகள்கள் அவற்றின் அசல் நிலையில் ஒரே மாதிரியாக சிதறடிக்கப்படுவதை உறுதிசெய்யப் பயன்படுகிறது, மேக்ரோஸ்கோபிக் திரட்டுகளை (மிகப்பெரிய ஒளியியல் குறைபாடுகள்) நீக்குகிறது.
2. கூட்டல் தொகையின் துல்லியமான கட்டுப்பாடு: தீப்பிழம்பு மற்றும் புகையை அடக்குதல் ஆகியவற்றின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் முன்மாதிரியின் கீழ், ஃபார்முலா ஆப்டிமைசேஷன் மூலம் (பிற சினெர்ஜிஸ்டுகளுடன் சேர்ப்பது போன்றவை) குறைந்த பயனுள்ள கூடுதல் தொகையைப் பின்பற்றுவது ஆப்டிகல் விளைவுகளைக் குறைப்பதற்கான நேரடி முறையாகும்.
| விண்ணப்ப தேவைகள் | பரிந்துரைக்கப்பட்ட தொழில்நுட்ப பாதை | எதிர்பார்க்கப்படும் ஆப்டிகல் விளைவு | சுடர் தடுப்பு/புகையை அடக்கும் செயல்திறனில் சாத்தியமான தாக்கம் |
| உயர் வெளிப்படைத்தன்மை | நானோ அளவிலான மேற்பரப்பு ஒட்டுதல்/துத்தநாக போரேட்டின் பூச்சு+இறுதி பரவல் | அதிக ஒலிபரப்பு (>80%) மற்றும் லேசான மூடுபனி ஆகியவற்றை பராமரிக்க முடியும் | உயர் அலகு தர செயல்திறன், ஆனால் அதிக செலவு |
| பாதி வெளிப்படைத்தன்மை/நல்ல தோற்றம் | துத்தநாக போரேட்டின் மைக்ரோ என்காப்சுலேஷன் அல்லது நேர்த்தியான மேற்பரப்பு மாற்றம் | ஒரே மாதிரியான அரை வெளிப்படையான அல்லது பால் வெள்ளை நிறத்தை, ஒரே மாதிரியான நிறத்துடன் வழங்குதல் | சிறந்த செயல்திறன், இது செலவு குறைந்த தேர்வாக அமைகிறது |
| ஒளிபுகா, ஆனால் வண்ண நிலைத்தன்மை தேவை | வழக்கமான அல்லது தரப்படுத்தப்பட்ட மாற்றியமைக்கப்பட்ட துத்தநாக போரேட் | மேற்பரப்பு நிறத்தை பாதிக்காது, மஞ்சள் நிற அபாயத்தைத் தவிர்க்கிறது | முக்கிய தேர்வு, நம்பகமான செயல்திறன் |
| அதிக செலவு உணர்திறன், ஒளியியல் முக்கியமானதல்ல | சாதாரண தொழில்துறை தர துத்தநாக போரேட் | வெண்மை மற்றும் நிறத்தை வெண்மையாக்கும் | அடிப்படை செயல்திறன் சிறந்த பொருளாதாரத்துடன் தரநிலைகளை சந்திக்கிறது |
சுருக்கமாக,துத்தநாக போரேட்பிளாஸ்டிக்கின் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் நிறத்தை உண்மையில் பாதிக்கிறது, ஆனால் அதன் அளவு மற்றும் செல்வாக்கு முறையானது பொருளின் கட்டுப்படுத்த முடியாத உள்ளார்ந்த குறைபாடுகள் அல்ல, ஆனால் நவீன பொருட்கள் அறிவியல் மற்றும் செயல்முறை பொறியியல் மூலம் முறையாக நிர்வகிக்கப்பட்டு மேம்படுத்தக்கூடிய வடிவமைப்பு மாறிகள்.
·பெரும்பாலான தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கு (ஒளிபுகா பொருட்கள்), அவற்றின் ஒளியியல் விளைவுகள் புறக்கணிக்கப்படலாம், மேலும் முயற்சிகள் அவற்றின் சிறந்த புகை அடக்கம் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சுடர் தடுப்பு மதிப்பை மேம்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்த வேண்டும்.
ஒளியியல் தேவைகள் கொண்ட பயன்பாடுகளுக்கான சவாலின் சாராம்சம் ஒளி சிதறலைக் கட்டுப்படுத்துவதாகும். "சிதறல் மூலங்களைக் குறைக்க நானோ மெட்டீரியலைசேஷன்", "ஆப்டிகல் பொருத்தத்தை அடைவதற்கான மேற்பரப்பு பொறியியல்" மற்றும் "குறைபாடுகளை நீக்குவதற்கான தீவிர பரவல்" ஆகிய மூன்றில் ஒரு முறை மூலோபாயத்தை செயல்படுத்துவதன் மூலம், எதிர்மறை தாக்கங்களை ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய வரம்பிற்கு குறைக்கலாம், மேலும் அதிக வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் சுடர் தாமதம் கொண்ட அடுத்த தலைமுறை சிறப்பு கலவை பொருட்களை கூட உருவாக்க முடியும்.
எனவே, மெட்டீரியல் இன்ஜினியர்களுக்கு, துத்தநாக போரேட் வெளிப்படைத்தன்மையை பாதிக்குமா என்பது குறித்து வாடிக்கையாளர் விசாரணைகளை எதிர்கொள்ளும்போது, தொழில்முறை பதில்: "இது உங்கள் குறிப்பிட்ட செயல்திறன் மேட்ரிக்ஸ் தேவைகளைப் பொறுத்தது. எங்களிடம் ஒரு முறையான தொழில்நுட்ப தீர்வு உள்ளது, இது உங்கள் எதிர்பார்க்கப்படும் சுடர் தடுப்பு நிலை, ஆப்டிகல் குறிகாட்டிகள் மற்றும் செலவு வரம்பிற்குள் உகந்த சமநிலை புள்ளியைக் கண்டறிந்து அடைய முடியும்." இது கூடுதல் பக்க விளைவுகளை செயலற்ற முறையில் ஏற்றுக்கொள்வது முதல் பொருட்களின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை தீவிரமாக வடிவமைப்பது வரையிலான மேம்பட்ட கருத்தை குறிக்கிறது. குறிப்பிட்ட சுடர் எதிர்ப்பு தரநிலைகள் மற்றும் அழகியல் தேவைகள் (நிறம் மற்றும் வெளிப்படைத்தன்மை போன்றவை) இரண்டையும் பூர்த்தி செய்யும் பிளாஸ்டிக் தயாரிப்பை உருவாக்குகிறீர்களா? ஆப்டிகல் இணக்கமான ஜிங்க் போரேட் மாதிரிகள் (நானோ மெட்டீரியலைசேஷன், மேற்பரப்பு மாற்றம்), ஃபார்முலேஷன் இன்டக்ரேஷன் டெக்னாலஜி ஆதரவு, ஆப்டிகல் மற்றும் ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் பண்புகளின் சினெர்ஜிஸ்டிக் சோதனை ஆகியவற்றிலிருந்து, தயாரிப்பு வடிவமைப்பு இலக்குகளை துல்லியமாக அடைய உங்களுக்கு உதவ, முழுமையான தீர்வை நாங்கள் வழங்க முடியும்.
