厚度为29 μm的二氧化钛纳米颗粒包埋丙烯酸树脂透明杂化光刻胶薄膜的数码照片和扫描电镜

北京化工大学(BUCT)和京东方科技集团有限公司(BOE)的研究人员开发了一种具有高度可调折射率的透明有机-无机杂化光刻胶。

该研究题为“一种由二氧化钛纳米颗粒嵌入丙烯酸树脂制成的透明光刻胶，具有可调折射率，用于紫外线压印光刻”。发表在《工程》杂志上的论文介绍了一种由二氧化钛纳米颗粒嵌入丙烯酸树脂制成的透明光刻胶的合成，在紫外线(UV)光固化后，其折射率可调至2.0 (589 nm)，同时在可见光范围内保持超过98%的高透明度和低于0.05%的低雾度。

利用混合树脂可以轻松高效地进行光学微结构的精密加工，该混合树脂作为导光板，将光从侧面引导到顶部，以节省显示装置的能量。

近年来，随着电子技术的飞速发展，显示器件已广泛应用于生活的各个方面。光学材料具有控制和调节光的能力，是光学器件的基础，在平板显示、镜头、智能可穿戴、增强现实(AR)/虚拟现实(VR)显示等领域有着广泛的应用。

折射率是光学材料的基本性质，在相同焦距要求下，用折射率较高的光学树脂制成的元件比用普通光学材料制成的元件体积更小、重量更轻、适用性更广。

目前已商品化的有机光学材料，如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅树脂等，受有机分子和聚合物链结构性质的限制，材料的折射率在1.4-1.6之间。

为了调整紫外光固化树脂的折射率，研究人员尝试在丙烯酸树脂中加入具有高折射率的无机纳米颗粒。根据有机-无机杂化光刻胶的结构特点和在光电显示器件中的应用条件，重点对二氧化钛纳米颗粒包埋丙烯酸树脂进行了优化研究。

当二氧化钛含量为30 wt%时，杂化光刻胶在589 nm处的折射率达到1.67，而纯树脂的折射率仅为1.53。研究人员通过电子显微镜成像和原子力显微镜分析测试了这种混合材料。

结果表明，二氧化钛纳米颗粒能够均匀地分散在复合材料中，复合膜具有良好的平整度，表面粗糙度仅为0.196 nm。

为了将新开发的性能优异的纳米技术和纳米复合材料带出实验室，转化为新的器件产品，北京北京大学和京东方联合课课组将用于光学微结构精密加工的有机-无机杂化光刻胶应用于平板显示器件的导光板。

研究人员还通过改变基本聚合物材料和二氧化钛纳米颗粒的数量，开发了具有2.0 (589 nm)超高折射率的光固化树脂。他们也有兴趣将他们的材料用于各种应用。

从实验室和商业实验中获得的关于各种纳米级和微米级界面光子调节的知识，有望通过高精度医疗、照明和新的显示产品，帮助促进人类健康。