对光学薄膜的了解和对汽车膜的臆测

zyp · 发表于 2007-1-21 21:16:01

对光学薄膜的了解和对汽车膜的臆测

实际上，我本人的专业就是光学薄膜专业，但我已经远离这个专业10年了，由于这个专业的发展以及汽车膜的特殊要求，所以对这种汽车“贴膜”相当外行，昨天本人稀里糊涂贴膜后，回忆起一些过去学过的知识，再研究一下现在贴膜的种种说法，实在是觉得贴膜这个东西确实很能把人蒙住的。下面就说说我所了解的光学薄膜是什么东西。

我们那个时候叫镀膜，而不是叫贴膜。因为光学薄膜只能镀而不能贴。所谓镀，就是在高真空状态，将物质通过蒸发的方式镀到器物的表面，这个高真空状态几乎是空气大气压的百万分之一到亿分之一（简单的膜可以降低一些标准），首先这个高真空的获得就是一件非常麻烦的事情，高真空时，空气分子甚至能穿过普通金属容器壁渗透进来，而制造一些大型的高真空环境则可能需要一个中等城市的用电量（如北京正负电子对撞机需要有上千米的管道高真空环境），高真空甚至体现了一个国家的整体科技水平。第二，镀膜的物质一般都是一些超硬且熔化温度很高的物质，如某些汽车膜就某种金属膜层，原来给卫星表面镀的膜不是金就是银，这些都需要很高的熔化蒸发温度，第三，镀的膜层需要控制非常精确的厚度，这个厚度就是光波波长的1/2，也就是1个毫米的千分之一左右，而这个厚度，通过化学镀膜的方式，是不可能达到这么薄的，也不能可能实现这么精确的厚度控制的。为什么光学膜非要控制在这个厚度呢，简单地说，当光波遇见1/2波长厚度的膜时，会产生奇特的折射、透射或者反射异变，如增大或者减少折射率、透射率或者反射率，通过多层膜（多层膜需要膜系设计, 也是一件非常复杂的计算工作）的叠加，就能实现某种波段的大范围反射或者透射。而镀膜时，为了精确控制膜层厚度，是需要一套昂贵的光学检测控制系统。

这种光学镀膜的方式，可以实现非常精确镀膜，镀成的光学薄膜，可以实现非常精确的对某个波段光波的透射或者反射，例如人造卫星，需要镀反红外膜，将产生热量的太阳红外光尽最大可能地反射出去，以免太空中强烈的阳光烧毁卫星；高档相机、望远镜镜头和眼镜镜片等需要镀可见光增透膜；而CD机的光头，则需要镀红外增透膜（随着激光二极管功率的发展，可能现在不需要了）。而一些军事光学设备、检测仪器等，则可能需要更加复杂的膜，有些可能甚至需要镀100层才可能达到要求。而这些工作所产生的成本是非常高昂的，有些甚至达到一个光学元件成本的90%。当然，效果也不是一般的，例如镀在光学玻璃上的可见光增透膜可以达到99.9%的透光率（一般玻璃是90%的透光率），让你肉眼看不见有玻璃存在，高精度的军事照相卫星的镜头就需要这样的玻璃透镜。

汽车玻璃要通过光学薄膜实现对某些波段的光波全反射或透射，如果通过高真空镀膜的方式，那成本是非常高昂的，也是不可能实用化的，有些汽车膜说是通过真空镀膜方式来制造的，如果不是它吹嘘，那就是这几年真空镀膜发生了革命性的变化。

不过，当年我们了解还不多的光学镀膜新技术——磁控溅射技术，已经开始进入低成本的实用化阶段了，现在，很多汽车膜说自己采用的是磁控溅射技术制造的。磁控溅射技术就是将加热成液体的镀膜物质，溅射到镀膜表面上去，如何溅射不记得了，当年是新技术，只是简单介绍了一下，也没有条件做实验。溅射法可以使镀膜表面挨近溅射处（真空镀膜法不可以挨得很近），空气分子对溅射的镀膜物质分子排列影响比较小，就不需要昂贵的高真空环境。而且溅射法可以非常方便地镀制大面积的膜层。据说溅射法的膜厚度控制不能做到很精确，也由于受到空气分子的影响，膜的精度和牢固程度也比较差一些，相对而言不能制造光学性能很精准的光学薄膜。但成本相对真空镀膜，那是大大便宜，可以应用来制造建筑膜、医学膜、汽车玻璃膜等，这些膜本来对光波波段的透、反射要求并不严格，也就不需要非常精确的膜厚控制。

尽管磁控溅射光学镀膜成本比真空镀膜大大降低了，但也并不是真的便宜得很，它仍然算是高科技的东西，所需要的设备也不是随便就可以买的，甚至可能是控制出口的（高真空镀膜的设备很多也是相关国家控制出口的，因为可能用于军事用途），所以说现在真正的汽车膜都是从美国进口的呢。

也许要问，为什么国内就不能生产磁控溅射的设备。其实国内能生产的，有些建筑玻璃的镀膜就是用国产设备生产的。但这些设备可能不能用来生产汽车膜，也许是实用化程度不够，或者不能制造大型的磁控溅射设备，或者成本太高，或者没有解决高温高热的镀膜材料溅射到薄膜上耐热问题，或者是别的技术方面没有解决。拿一些高档汽车膜来说，据说达到8层，而这8层不都是光学膜，可能里面只有二、三层是光学膜，一层用来反射紫外线、一层用来反射红外线（就是隔热）、一层用来防眩光，一层实现单面可见光透射。剩下的可能有一层防爆膜、一层胶粘剂、一层保护膜（顺便说一句，镀三氧化二铝，俗称刚玉，可以有非常硬的保护作用，仅次于金刚石，记得说是保护膜常用材料）等，这么多膜集合在一起，就不单单是一个磁控溅射的问题了。

不过话说回来，国内其实也不是完全没有技术，比如本人了解的光学镀膜技术十年前是离国际先进水平差不了太多，但非常遗憾的是，国内技术的产业化做得太差，很多技术只是在少数方面应用，如军事等，而民用好像没有人或者说一个机制去推广和开发，特别是不能将技术进行低成本市场化改进，所以我们国内的汽车膜不是生产不出来，而是生产出来，我们大家可能都买不起。

说了这么多光学薄膜，我们明白，真正理想的汽车膜，如红外光反射率（所谓的热反射率）达到80%-90%，单向可见光透过率达到90%(甚至根据外界光强度可变透射率)，紫外线透过率小于1%的的汽车膜，不是不能实现，而是会贵得可能超过一辆汽车的价格。
还要明白的是，汽车膜做到现在的价格，已经非常不容易了，是本人当年不敢想象的事情，记得当年要在火柴盒大小的光学透镜上镀三层光学膜的价格，是90元。但大家更要明白的一件事情，就是真正好各方面都很满意的汽车膜，一定很贵。

但是怎么辨认是好的汽车膜呢？这可是非常不容易，从光学专业角度来讲，需要一种昂贵的仪器，叫光谱分析仪什么来着，测算出详细的数据，如隔热率、紫外光透过率、透光度（当然专业的光学术语不这么称呼）等，但这种宽频谱光谱分析仪不是一般的单位有的，模糊记得十年前全自动的带电脑的光谱分析仪还是对华禁运的。

所以，我的结论是，不借助昂贵的仪器，一般人是没有办法来分辨汽车膜的光学性能是好是坏的——也许可以用其他一些物理的方法，分辨汽车膜的其他方面性能。

当然，很多人总结了一些方法，但我认为不见得放之四海皆准。

比如说好的膜不会掉色，因为起光过滤作用的膜是夹在几层膜的中间的。前面说了，本人认为真正的光学汽车膜不是几层合在一起的，而是有一个塑料基层，然后再镀几层材料上去，而镀得这个材料是很薄很薄的，因为要实现光学性能必须要很薄，薄得甚至不能用膜来形容，可能只有塑料基层的1%。既然是镀上去的，就有掉的可能，实际上也很常见，如温度控制不当、有杂质，或者保护膜质量不高等，这只是算次品或者是技术不过关的膜而已。也许有些假膜才可能真正不掉色，因为它的基材就是这个颜色，何必再化成本去镀一层可能掉落的膜呢？

还有说好的膜有防伪标。据我所知，印防伪标比造真正的膜简单多了。制作防伪标也是一个心理安慰，或者厂家防止一些低技术的造假膜者，但难不倒一些稍为有点技术的造假者。
由于膜的品质检测很难，因此膜也非常容易糊弄人，假冒经销商也会根据顾客心理来营销，你要大店我们就搞店大，你认为价格高我们就定高价，需要无尘就搞尘无，需要保证书就印保证书。一切都可以做得很像。

另外一点，通过化学镀膜的方式制造的汽车膜发展有很多年了，化学镀膜方式就是镀得膜厚度比较厚（指镀的膜层，不是真正的膜厚），只能实现比较单一的功能，特别是在实现其他功能时不能照顾到透光率。化学镀膜法成本应该很低，估计我们现在大多数膜，特别是侧挡膜和颜色深的膜都还是化学膜。而用化学镀膜法制造的膜，通过伪造参数，来冒充高档的光学薄膜，也是一件很难让人发现的事情，你总不能买一部全波段的几十万上百万的光谱分析仪来测试吧？

我们确实很难对汽车膜做出明确的判断，特别是购买前。比较简单的方法，就是听以前购买者谈亲身感觉，因为对温度的感觉不同，有人灵敏有人驽钝，还得多听几个。不能光听牌子，还要明确店家，冒牌横行的时候，店的口碑比牌子更重要。

如果有条件的话，拿点膜的边角碎料——最好是透光度高的，这样才容易检测出来，透光度低，自然隔热率高——自己贴在一块玻璃上，然后盖在一个如陶瓷类有点保温效果的水杯或者碗上面，放在太阳下面晒。同时拿另外一个没有贴膜的玻璃盖碗来试验，隔一段时间测试一下水温，并摸一下膜的温度。如果水温低，膜的温度也很低，那么恭喜，找到真正的光学好膜，如果水温低，膜比较热，说明是有吸收热功能的隔热化学膜，但不见得是光学薄膜，价格便宜也可以用。如果水温较高的，都是假膜了。多比较几种，差别就找出来了。
前档玻璃防眩光很重要，可以贴上后用相机闪光灯或者很亮的大灯来试，如果隔着膜，眩光不那么刺眼了，就是可以防眩光的。

防紫外线，可以用验钞票的紫外灯来照射试验。

至于膜的物理性能，如何测试就不敢妄下断言了，不过防爆功能，可以贴在玻璃上砸砸看效果。

测试的时候，多比较几种，差别就出来了。另外，尽量选透光度好的膜来试验，才是考验膜真的水平。测试前，要将膜的各项数据了解到，然后才好比较。

另外一个简单的测试方法，就是贴不同的膜同样规格的车，白天放在太阳下面晒，然后测温并目测和亲身感受比较，也能大概有个差别出来。

以上是本人根据多年前残存的光学薄膜的理论知识，对当前汽车膜的一些推测，其实就目前的情况和我们普通人能承受的价格，不能将汽车贴膜想得那么美好，能实现一部份要求，如防眩、防爆之类，可能才是汽车膜推出的本意。而隔热和防紫外线、透光率只是不可太过要求的副产品而已，也许不久的将来，我们就会贴上真正的车用光学薄膜，在汽车里享受阳光的同时，也免除了诸多副作用的伤害。

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