超薄近紅外透過膜問世，助力夜視與信息加密技術升級

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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。

摘要

本文聚焦陜西師范大學房喻院士團隊研發的新型超薄近紅外（NIR）透過膜，系統闡述其基于去質子化誘導分子內電荷轉移（ICT）效應的**設計原理，解析該材料在可見光屏蔽與 NIR 高透性能間的突破性平衡。通過分析薄膜的光學特性、機械穩定性及應用場景，揭示其對夜視成像、信息加密等領域的技術革新意義，并結合產業動態展望未來發展方向。

引言

近紅外透過材料在國防**、生物醫學、智能傳感等領域具有戰略價值。傳統無機材料（如硫系玻璃）雖具備 NIR 透過能力，但脆性大、加工困難；有機材料雖柔性優異，但存在吸收波段窄、厚度與透過率矛盾等問題。陜西師范大學房喻院士團隊通過分子設計與材料工程**，開發出兼具高 NIR 透過率、可見光屏蔽性及柔性特征的超薄薄膜，為解決上述技術瓶頸提供了新思路。

一、材料設計與核心技術

1.1 分子結構**

研究團隊設計合成了含苝單酰亞胺的四配位硼化合物 PMI-CBN。通過引入大 π 共軛基團，結合去質子化誘導的分子內電荷轉移機制，使材料吸收光譜從可見光區（573 nm）紅移至 NIR 波段（709-943 nm）。當與有機堿 DBU 反應形成離子配合物后，其吸收峰進一步拓展至 832 nm，同時伴隨熒光發射紅移（圖 1）。

1.2 薄膜制備工藝

采用溶液共混法將 PMI-CBN 與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）復合，通過優化摻雜比例（0-9.5 wt%）實現性能調控。實驗表明，當 PMI-CBN 含量為 9.5 wt% 時，薄膜在可見光區透射率低于 1%，NIR 透射率保持 90% 以上，截止波長僅輕微紅移。截面掃描電鏡顯示薄膜厚度均勻，約 16 μm，兼具自支撐性與柔韌性（圖 2）。

1.3 穩定性提升策略

通過引入氫化非晶硅界面層與表面等離子體處理，薄膜在 90% 濕度、100℃高溫及強光輻照（1 kW/m2）下仍保持光學性能穩定。水接觸角測試顯示其親水性適度（84.7°），有效抑制環境水汽對薄膜的侵蝕。

二、性能優勢與應用突破

2.1 夜視成像技術革新

該薄膜在 1050 nm 光源下實現高透過率，結合智能手機改裝的 NIR 相機，成功實現黑暗環境下的植物成像。與傳統夜視設備相比，其厚度僅為現有器件的 1/10，重量不足 1 克，且無需冷卻系統，為便攜式夜視裝備開發奠定基礎。

2.2 信息加密領域拓展

利用薄膜對 NIR 光的選擇性透過特性，研究團隊開發了多層加密系統。通過在二維碼表面覆蓋 NIR 反射濾光片，可實現可見光下的信息隱藏與 NIR 光下的解密讀取。實驗顯示，該技術可在 1 秒內完成加密 / 解密操作，誤碼率低于 0.01%。

2.3 柔性電子器件應用

薄膜的高柔韌性（彎曲半徑 < 2 mm）與化學穩定性，使其適用于可穿戴設備。與澳大利亞國立大學合作開發的智能眼鏡原型，通過集成該薄膜與硅基超表面，實現了 1550 nm 紅外光到 550 nm 可見光的實時轉換，響應延遲小于 100 飛秒。

三、產業動態與技術延伸

3.1 商業化進程加速

陜師大已與深圳礪劍防衛技術有限公司建立聯合實驗室，推進薄膜在安防監控領域的產業化。*新數據顯示，該材料在 850 nm 激光防護膜市場占有率已突破 12%，預計 2025 年產能將達 50 萬平方米。

3.2 跨領域技術融合

研究團隊正探索將該薄膜與量子點材料結合，開發多光譜成像器件。初步實驗表明，復合薄膜在 1000-2500 nm 波段的平均透過率提升至 85%，為醫療深層組織成像提供了新方案。

3.3 標準化與**布局

該技術已申請國際 PCT **（WO2024189376A1），并主導制定《近紅外光學薄膜技術規范》團體標準。截至 2024 年底，相關**已覆蓋中國、美國、歐盟等主要市場。

四、挑戰與未來展望

盡管該薄膜展現出顯著優勢，但其在多色成像、極端環境適應性等方面仍需改進。未來研究方向包括：

1. 開發寬帶響應材料體系，覆蓋 1000-2000 nm 全波段；

2. 探索納米壓印技術，實現低成本大規模制備；

3.  人工智能算法，構建自適應光學調控系統。

結論

房喻院士團隊研發的超薄近紅外透過膜，通過分子設計與工藝**，突破了傳統材料在柔韌性、光學性能與穩定性間的制約，為夜視技術與信息**領域提供了顛覆性解決方案。隨著技術迭代與產業協同深化，該材料有望推動可穿戴設備、智能安防等產業的跨越式發展。

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