一種具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于功能材料與器件領(lǐng)域，特別涉及一種具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡及其制造方法。石墨烯透明導(dǎo)電膜貼附于鏡片的上下表面，通過石墨烯透明導(dǎo)電膜、電極、電源、熱敏電阻溫度傳感器、滑動(dòng)變阻器、按鈕開關(guān)組成的電路部分，鑲嵌于鏡框中，黏附于鏡片上石墨烯透明導(dǎo)電膜的電極與鏡框內(nèi)的按鈕開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、熱敏電阻溫度傳感器、電源之間采用串聯(lián)連接，形成通路。將石墨烯透明導(dǎo)電膜貼緊密敷于眼鏡片表面，利用石墨烯透明導(dǎo)電膜兩端的電極與外接電源及按鈕開關(guān)連接。當(dāng)在需要除霧時(shí)，按動(dòng)按鈕開關(guān)使石墨烯透明導(dǎo)電膜、電極與按鈕開關(guān)、電源構(gòu)成通路，在通電過程中發(fā)熱，使得表面的霧氣快速揮發(fā)，從而起到快速除霧、防霧的功能。
【專利說明】一種具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料與器件領(lǐng)域，特別涉及一種具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]眼鏡起霧是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常遇到的一種現(xiàn)象，水氣在鏡片表面形成水滴極大地影響了視線，給人們生活工作帶來不便。甚至，在某些特種場合(如:交通運(yùn)輸、戶外登山、冷庫、浴室等作業(yè)環(huán)境)，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致惡性事故、導(dǎo)致重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，防止眼鏡起霧在某種程度上對(duì)于保證人員財(cái)產(chǎn)安全、保證工作正常開展的具有重要意義。
[0003]眼鏡的起霧原理主要是由于較熱的氣體遇到較冷的鏡片所產(chǎn)生的周圍水蒸氣的液化所導(dǎo)致的，也稱為冷凝現(xiàn)象。從原理角度來分析，起霧現(xiàn)象要滿足如下的幾個(gè)條件:一、鏡片周圍有水蒸氣存在；二、鏡片的溫度與周圍溫度存在溫度差，通常是溫度低于環(huán)境溫度，導(dǎo)致與鏡片接觸的水蒸氣的蒸氣壓較低，從而產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象。由此分析，在很多情況下，潮濕水氣大的環(huán)境是很難避免的，也是很容易起霧的，諸如:浴室、冬天、冷庫、某些戶外環(huán)境、霧天等。此外，通常在室內(nèi)外溫差較大，如:浴室內(nèi)外、衛(wèi)生間、冷庫、冬天的汽車等都容易產(chǎn)生霧氣。
[0004]通常采用的鏡片除霧方式，主要有如下三種方法:
[0005](I)機(jī)械去除霧氣:給眼鏡加裝一個(gè)像汽車車窗雨刮器一樣的一個(gè)機(jī)械附件，此方法是通過機(jī)械方式去除霧氣，不美觀、重量大，很不現(xiàn)實(shí)；
[0006](2)破壞霧氣形成的條件；a.減少溫差:需要將眼鏡放置在新的、可能起霧的環(huán)境下，使鏡片溫度與環(huán)境溫度達(dá)到一致(汽車車窗吹冷風(fēng)除霧)或者高于空氣的溫度(汽車車窗吹熱風(fēng)除霧)；b.完全避免蒸汽環(huán)境:即使有溫差存在，屏住呼吸進(jìn)入一個(gè)空氣濕度為零的環(huán)境也不會(huì)起霧。
[0007](3)破壞鏡片上霧珠的形態(tài)，降低視力干擾此方法是使鏡片上的霧珠變成不干擾視力的水膜，是最現(xiàn)實(shí)的一種方法。降低霧珠的表面張力，使鏡片上的霧珠全部攤平，形成不干擾視力的超薄的水膜。大多數(shù)的防霧鏡片產(chǎn)品均采用此方法，在原理上都是一致的，通過圖層改變鏡片的表面張力，顯著降低提高親水性，使凝結(jié)的水珠易于鋪展成膜，以減少大量水珠的形成(起霧的現(xiàn)象)。但由于涂層屬于一種低分子表面活性劑，耐久性有限、隨著使用次數(shù)增加而效果顯著降低；而且，小分子容易滲透到鏡片內(nèi)部、使得鏡片透光效果降低、甚至磨花、影響鏡片度數(shù)(材料變色后折射率的改變導(dǎo)致屈光性能改變)。
[0008]另外，目前的電加熱除霧通常采用的是電阻絲除熱技術(shù)，利用金屬合金電阻絲、碳纖維、石墨纖維絲預(yù)先埋于鏡框中，利用通電時(shí)產(chǎn)生的熱量使鏡片升溫、使得鏡片溫度升高與周圍溫度快速達(dá)到一致，防止水分的凝結(jié)，使得已經(jīng)凝結(jié)的水珠快速蒸發(fā)，從而達(dá)到防霧、除霧的效果。但由于常用的電阻絲重量大、不透明等原因，只能將其置于眼鏡框中，利用熱傳導(dǎo)效應(yīng)對(duì)鏡片緩慢加熱，導(dǎo)致加熱不均勻、擴(kuò)散緩慢等不足。
[0009]近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，透明導(dǎo)電薄膜技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)?01220228503.0)公開了采用透明導(dǎo)電層為氧化銦錫(ITO)的技術(shù)，通過真空鍍膜的方式鍍上氧化銦錫透明導(dǎo)電層。利用通電加熱實(shí)現(xiàn)對(duì)眼鏡的除霧效果，但由于ITO玻璃為顆粒狀，在沖擊載荷和加工彎折過程中，容易發(fā)生破壞。發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?01110462948.5)和實(shí)用新型專利(申請(qǐng)?zhí)?01120568643.8)采用ITO導(dǎo)電膜和電路板設(shè)計(jì)，利用電加熱來實(shí)現(xiàn)除霧效果，但包括曝光、顯影、刻蝕的復(fù)雜工序。發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?01280021074.2)公開使用導(dǎo)電聚合物和碳納米管透明導(dǎo)電涂層來實(shí)現(xiàn)電加熱除霧效果，但由于為混雜體系，使得涂層的均勻度不容易控制，透光性和導(dǎo)電性較差。
[0010]在此情況下，研宄一種穩(wěn)定持久、高效的防霧眼鏡具有極大的應(yīng)用潛力和迫切的現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡及其制造方法，防霧眼鏡以石墨烯透明導(dǎo)電膜為電發(fā)熱除霧材料，利用石墨烯透明導(dǎo)電膜優(yōu)異的透光率和較低的電阻、以及優(yōu)異的電發(fā)熱效應(yīng)，來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的重量大、不透明、除霧效果差、除霧效果時(shí)效短、不穩(wěn)定等系列問題。
[0012]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0013]一種具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，該防霧眼鏡包括:鏡框、鏡片、石墨烯透明導(dǎo)電膜、電極、電源、熱敏電阻溫度傳感器、滑動(dòng)變阻器、按鈕開關(guān)，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0014]石墨烯透明導(dǎo)電膜貼附于鏡片的上下表面，通過石墨烯透明導(dǎo)電膜、電極、電源、熱敏電阻溫度傳感器、滑動(dòng)變阻器、按鈕開關(guān)組成的電路部分，鑲嵌于鏡框中，黏附于鏡片上石墨烯透明導(dǎo)電膜的電極與鏡框內(nèi)的按鈕開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、熱敏電阻溫度傳感器、電源之間采用串聯(lián)連接，形成通路。
[0015]所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，電源、滑動(dòng)變阻器、按鈕開關(guān)設(shè)置于鏡框的鏡腿側(cè)面。
[0016]所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，熱敏電阻溫度傳感器與石墨烯透明導(dǎo)電膜直接接觸，用以控制石墨烯透明導(dǎo)電膜的發(fā)熱溫度。
[0017]所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，電源采用便攜紐扣電池或便攜太陽能電池或便攜外接電源。
[0018]所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，石墨烯透明導(dǎo)電膜的透光率大于85%，石墨烯透明導(dǎo)電膜的表面電阻率在100-1000歐姆每平方。
[0019]所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡的制造方法，石墨烯透明導(dǎo)電膜通常采用原位化學(xué)氣相生長法獲得的大面積石墨烯透明導(dǎo)電膜，通過轉(zhuǎn)移工藝貼覆于鏡片的上下表面；將石墨烯透明導(dǎo)電膜表面與電極接觸后，涂覆透明涂層進(jìn)行固定封裝。
[0020]所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡的制造方法，利用轉(zhuǎn)移工藝將石墨烯透明導(dǎo)電膜貼附于鏡片的上下表面，包括以下工藝流程:
[0021]選取一定面積的表面通過化學(xué)氣相沉積法生長石墨烯的銅箔，在清洗烘干后的鏡片上下涂覆透明膠黏劑，將石墨烯/銅箔粘附于鏡片的上下表面，并進(jìn)行碾壓使其與鏡片表面進(jìn)行緊密貼合；將上下表面黏貼石墨烯/銅箔的鏡片置于酸性溶液中，進(jìn)行刻蝕去除表面的銅箔，經(jīng)烘干處理后，形成石墨烯透明導(dǎo)電膜在鏡片表面的轉(zhuǎn)移；將石墨烯透明導(dǎo)電膜表面與鏡框電極接觸形成導(dǎo)電通路，然后涂覆透明樹脂涂層進(jìn)行固定封裝，并起到防刮擦及耐磨作用。
[0022]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是:
[0023]本發(fā)明將具有一定透光率、一定導(dǎo)電性的石墨烯透明導(dǎo)電膜貼緊密敷于眼鏡片表面，利用石墨烯透明導(dǎo)電膜兩端的電極與電源及按鈕開關(guān)連接。當(dāng)在需要除霧時(shí)，按動(dòng)按鈕開關(guān)使石墨烯透明導(dǎo)電膜、電極與按鈕開關(guān)、電源構(gòu)成通路，在通電過程中發(fā)熱，使得表面的霧氣快速揮發(fā)，從而起到快速除霧、防霧的功能。本發(fā)明以石墨烯透明導(dǎo)電膜為發(fā)熱除霧元件，具有重量輕、透光性好、電阻發(fā)熱功率可調(diào)節(jié)等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以在日常生活、潮濕環(huán)境作業(yè)、溫差大的環(huán)境中使用。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
[0025]1、本發(fā)明利用石墨烯透明導(dǎo)電特性作為電發(fā)熱薄膜，相比于傳統(tǒng)電熱絲加熱技術(shù)具有透明性好、發(fā)熱效率高、發(fā)熱均勻的顯著特點(diǎn)。
[0026]2、由于石墨烯透明導(dǎo)電膜相比于傳統(tǒng)氧化銦錫透明導(dǎo)電膜具有高度的柔性，可以在鏡片的凸凹表面形成緊密的貼覆，形成石墨烯在眼鏡片表面的轉(zhuǎn)移，而且相比于傳統(tǒng)技術(shù)工藝簡單、成本低、效果顯著。
[0027]3、本發(fā)明將石墨烯與電極通過透明涂層進(jìn)行封裝和固定，一方面可以獲得良好的接觸，同時(shí)可以起到耐摩擦、透明、延長使用使用壽命的作用。
[0028]4、本發(fā)明石墨烯透明導(dǎo)電膜為發(fā)熱單元的防霧眼鏡，發(fā)熱快、除霧效果好，而且具有輕便、工藝簡單、安全可靠的顯著特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0029]圖1是本發(fā)明防霧眼鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是本發(fā)明的防霧鏡片生產(chǎn)工藝方法流程示意圖。
[0031]圖3是本發(fā)明的防霧眼鏡工作原理控制示意圖。
[0032]圖中，I鏡框；2鏡片；3石墨烯透明導(dǎo)電膜；4電極；5電源；6熱敏電阻溫度傳感器；7滑動(dòng)變阻器；8按鈕開關(guān)；9銅箔；10鏡腿。

【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1和圖3所示，本發(fā)明防霧眼鏡主要包括:鏡框1、鏡片2、石墨烯透明導(dǎo)電膜3、電極4、電源5、熱敏電阻溫度傳感器6、滑動(dòng)變阻器7、按鈕開關(guān)8等，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0034]石墨烯透明導(dǎo)電膜3貼附于鏡片2的上下表面，通過石墨烯透明導(dǎo)電膜3、電極4、電源5、熱敏電阻溫度傳感器6、滑動(dòng)變阻器7、按鈕開關(guān)8組成的電路部分，鑲嵌于鏡框I中，黏附于鏡片2上石墨烯透明導(dǎo)電膜3的電極4與鏡框I內(nèi)的按鈕開關(guān)8、滑動(dòng)變阻器7、熱敏電阻溫度傳感器6、電源5之間采用串聯(lián)連接，形成通路。
[0035]其中，電源5、滑動(dòng)變阻器7、按鈕開關(guān)8可以設(shè)置于鏡框I的鏡腿10側(cè)面。石墨烯透明導(dǎo)電膜的透光率大于85%，石墨烯透明導(dǎo)電膜的表面電阻率在100-1000歐姆每平方。溫度過高對(duì)皮膚和眼鏡造成傷害，熱敏電阻溫度傳感器6與石墨烯透明導(dǎo)電膜3直接接觸，用以控制石墨烯透明導(dǎo)電膜3的發(fā)熱溫度，熱敏電阻溫度傳感器6控制鏡片的溫度不高于體溫，起到安全控溫的作用?；瑒?dòng)變阻器7可以調(diào)節(jié)通過電流的大小，控制石墨烯透明導(dǎo)電膜3的發(fā)熱快慢和發(fā)熱功率。按鈕開關(guān)8可以根據(jù)需求來進(jìn)行手動(dòng)除霧，電源5可以采用便攜紐扣電池或便攜太陽能電池或便攜外接電源。
[0036]本發(fā)明以石墨烯透明導(dǎo)電膜為電發(fā)熱除霧材料的防霧眼鏡的制造方法，石墨烯透明導(dǎo)電膜通常采用原位化學(xué)氣相生長法獲得的大面積石墨烯透明導(dǎo)電膜，通過轉(zhuǎn)移工藝貼覆于鏡片的上下表面；將石墨烯透明導(dǎo)電膜表面與電極接觸后，涂覆透明涂層進(jìn)行固定封裝并起到防刮擦及耐磨作用。
[0037]其中，利用轉(zhuǎn)移工藝將石墨烯透明導(dǎo)電膜貼附于鏡片的上下表面，包括以下工藝流程:
[0038]選取一定面積的表面通過化學(xué)氣相沉積法生長石墨烯的銅箔(石墨烯/銅箔)，在清洗烘干后的鏡片上下涂覆透明膠黏劑，將石墨烯/銅箔粘附于鏡片的上下表面，并進(jìn)行碾壓使其與鏡片表面進(jìn)行緊密貼合；將上下表面黏貼石墨烯/銅箔的鏡片置于酸性溶液中，進(jìn)行刻蝕去除表面的銅箔，經(jīng)烘干處理后，形成石墨烯透明導(dǎo)電膜在鏡片表面的轉(zhuǎn)移。將石墨烯透明導(dǎo)電膜表面與鏡框電極接觸形成導(dǎo)電通路，然后涂覆透明樹脂涂層進(jìn)行固定封裝，并起到防刮擦及耐磨作用。
[0039]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以詳細(xì)的說明。
[0040]實(shí)施例1
[0041]如圖2所示，將鏡片2按照鏡框尺寸切割、清洗烘干后(圖2a)。選取一定尺寸的表面生長石墨烯的銅箔9 (石墨烯/銅箔)兩張，通過透明丙烯酸樹脂涂覆于鏡片2上下表面，并將石墨烯透明導(dǎo)電膜3 —側(cè)的銅箔9粘覆于鏡片2的上下表面，并碾壓平整(圖2b)。待樹脂固化后，將鏡片2周邊的銅箔9進(jìn)行切割，然后將其浸泡于酸性溶液中漂洗，以將上下表面的銅箔9刻蝕掉，經(jīng)清洗烘干后，實(shí)現(xiàn)了石墨烯透明導(dǎo)電膜3在鏡片上下表面的轉(zhuǎn)移(圖2c)。將上下貼覆石墨烯透明導(dǎo)電膜3的鏡片2涂覆有機(jī)硅樹脂，將電極4與石墨烯透明導(dǎo)電膜4緊密接觸，并在石墨烯透明導(dǎo)電膜表面形成透明涂層，起到耐磨、耐刮擦的透明薄膜作用(圖2d)。
[0042]結(jié)果表明，本發(fā)明防霧眼鏡可以在冬季、或者冷庫、水蒸汽容易凝結(jié)成霧的環(huán)境下使用。
【權(quán)利要求】
1.一種具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，其特征在于，該防霧眼鏡包括:鏡框、鏡片、石墨烯透明導(dǎo)電膜、電極、電源、熱敏電阻溫度傳感器、滑動(dòng)變阻器、按鈕開關(guān)，具體結(jié)構(gòu)如下: 石墨烯透明導(dǎo)電膜貼附于鏡片的上下表面，通過石墨烯透明導(dǎo)電膜、電極、電源、熱敏電阻溫度傳感器、滑動(dòng)變阻器、按鈕開關(guān)組成的電路部分，鑲嵌于鏡框中，黏附于鏡片上石墨烯透明導(dǎo)電膜的電極與鏡框內(nèi)的按鈕開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、熱敏電阻溫度傳感器、電源之間采用串聯(lián)連接，形成通路。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，其特征在于，電源、滑動(dòng)變阻器、按鈕開關(guān)設(shè)置于鏡框的鏡腿側(cè)面。
3.按照權(quán)利要求1所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，其特征在于，熱敏電阻溫度傳感器與石墨烯透明導(dǎo)電膜直接接觸，用以控制石墨烯透明導(dǎo)電膜的發(fā)熱溫度。
4.按照權(quán)利要求1所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，其特征在于，電源采用便攜紐扣電池或便攜太陽能電池或便攜外接電源。
5.按照權(quán)利要求1所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡，其特征在于，石墨烯透明導(dǎo)電膜的透光率大于85%，石墨烯透明導(dǎo)電膜的表面電阻率在100-1000歐姆每平方。
6.一種權(quán)利要求1所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡的制造方法，其特征在于，石墨烯透明導(dǎo)電膜通常采用原位化學(xué)氣相生長法獲得的大面積石墨烯透明導(dǎo)電膜，通過轉(zhuǎn)移工藝貼覆于鏡片的上下表面；將石墨烯透明導(dǎo)電膜表面與電極接觸后，涂覆透明涂層進(jìn)行固定封裝。
7.按照權(quán)利要求6所述的具有石墨烯透明導(dǎo)電膜的防霧眼鏡的制造方法，其特征在于，利用轉(zhuǎn)移工藝將石墨烯透明導(dǎo)電膜貼附于鏡片的上下表面，包括以下工藝流程: 選取一定面積的表面通過化學(xué)氣相沉積法生長石墨烯的銅箔，在清洗烘干后的鏡片上下涂覆透明膠黏劑，將石墨烯/銅箔粘附于鏡片的上下表面，并進(jìn)行碾壓使其與鏡片表面進(jìn)行緊密貼合；將上下表面黏貼石墨烯/銅箔的鏡片置于酸性溶液中，進(jìn)行刻蝕去除表面的銅箔，經(jīng)烘干處理后，形成石墨烯透明導(dǎo)電膜在鏡片表面的轉(zhuǎn)移；將石墨烯透明導(dǎo)電膜表面與鏡框電極接觸形成導(dǎo)電通路，然后涂覆透明樹脂涂層進(jìn)行固定封裝，并起到防刮擦及耐磨作用。
【文檔編號(hào)】G02C7/02GK104483762SQ201410816394
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】曾鵬宇, 馬越, 閆琪, 曾尤 申請(qǐng)人:曾鵬宇