用于生产滤光片和反射镜的喷墨打印机

喷墨印刷滤光片可用于精确控制光学特性。图片来源：LTI、KIT

望远镜、光栅、相机、激光测量技术或智能手机：在许多设备和系统中，滤光片可确保光根据其波长进行反射或传输。卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的研究人员开发了新材料和创新工艺技术，可使用喷墨打印机生产此类过滤器。|

KIT 光技术研究所 (LTI) 负责人 Uli Lemmer 教授解释说：“只要工作中涉及光，就需要光学反射镜和滤光片。” “然而，直到现在，它们都是在复杂的真空系统中制造的，这些系统消耗大量的能源和材料，而且产量相对较低。”

滤光片由许多纳米薄的叠加层组成，这些层由两种具有不同厚度和折射率的不同材料制成。传统的生产方法依赖于在大型工厂中在高温下将材料气相沉积在大表面上——这是一个耗能大的过程，在此过程中会损失大量材料。

用于生产滤光片的喷墨打印机

凭借他们的新工艺，作为由 KIT 和海德堡大学发起的称为 3D Matter Made to Order 的卓越集群的一部分开发，并且在巴登 - 符腾堡基金会的项目过程中，Uli Lemmer 和他的团队打算减少制造成本并灵活地使产品的特性适应相应的应用。

这就是研究人员使用喷墨打印机生产喷墨滤光片 (IJPOF) 的原因。为此，他们使用了两种专门为这一过程开发的不同墨水。第一种油墨逐滴印刷，直到该层具有所需的厚度。然后，材料通过紫外线固化。然后使用相同的工艺从第二种墨水生产下一层。因此，喷墨打印机通过交替应用的两种材料逐层生产滤光片。

图片来源：卡尔斯鲁厄理工学院

为特定应用定制产品

“这里的一个挑战是精确确定印刷和干燥参数，但最重要的是，必须改变层厚度，以便我们得到我们想要的东西，”Uli Lemmer 解释道。“确实是层厚决定了过滤器的最终性能。”

LTI 开发的工艺特别适用于特殊设计，由于迄今为止缺乏有效的生产方法，这些设计通常成本高昂。据研究人员称，对喷墨打印机生产的滤光片有很高需求的应用包括医学中的光谱程序、化学工业的计量设备，或需要覆盖大表面的高反射率望远镜。

具有超高反射率的高性能反射镜

LTI 科学家使用新颖的喷墨印刷工艺不仅可以生产滤光片，还可以生产介电镜。这些高科技镜子，也称为布拉格镜子，用于相机系统、显微镜或传感器系统等应用。它们将正确波长的光精确地引导到需要的地方。他们的印刷工艺也在 3D Matter Made to Order Cluster of Excellence 中开发，研究人员设法通过在不同表面印刷纳米粒子墨水来生产布拉格镜。

这些滤光片具有 99% 的超高反射率值和自定义光学特性。该制造方法适用于微米范围内的光学元件，例如用于照相机中，但也适用于大表面，例如 PV 模块。Uli Lemmer 和他的博士研究人员的目标是通过成立一家衍生公司，引领这项用于生产新一代滤光片和反射镜的创新技术取得商业成功。