超薄近红外透过膜问世，助力夜视与信息加密技术升级

超薄近红外透过膜问世，助力夜视与信息加密技术升级

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上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。

摘要

本文聚焦陕西师范大学房喻院士团队研发的新型超薄近红外（NIR）透过膜，系统阐述其基于去质子化诱导分子内电荷转移（ICT）效应的**设计原理，解析该材料在可见光屏蔽与 NIR 高透性能间的突破性平衡。通过分析薄膜的光学特性、机械稳定性及应用场景，揭示其对夜视成像、信息加密等领域的技术革新意义，并结合产业动态展望未来发展方向。

引言

近红外透过材料在国防**、生物医学、智能传感等领域具有战略价值。传统无机材料（如硫系玻璃）虽具备 NIR 透过能力，但脆性大、加工困难；有机材料虽柔性优异，但存在吸收波段窄、厚度与透过率矛盾等问题。陕西师范大学房喻院士团队通过分子设计与材料工程**，开发出兼具高 NIR 透过率、可见光屏蔽性及柔性特征的超薄薄膜，为解决上述技术瓶颈提供了新思路。

一、材料设计与核心技术

1.1 分子结构**

研究团队设计合成了含苝单酰亚胺的四配位硼化合物 PMI-CBN。通过引入大 π 共轭基团，结合去质子化诱导的分子内电荷转移机制，使材料吸收光谱从可见光区（573 nm）红移至 NIR 波段（709-943 nm）。当与有机碱 DBU 反应形成离子配合物后，其吸收峰进一步拓展至 832 nm，同时伴随荧光发射红移（图 1）。

1.2 薄膜制备工艺

采用溶液共混法将 PMI-CBN 与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合，通过优化掺杂比例（0-9.5 wt%）实现性能调控。实验表明，当 PMI-CBN 含量为 9.5 wt% 时，薄膜在可见光区透射率低于 1%，NIR 透射率保持 90% 以上，截止波长仅轻微红移。截面扫描电镜显示薄膜厚度均匀，约 16 μm，兼具自支撑性与柔韧性（图 2）。

1.3 稳定性提升策略

通过引入氢化非晶硅界面层与表面等离子体处理，薄膜在 90% 湿度、100℃高温及强光辐照（1 kW/m²）下仍保持光学性能稳定。水接触角测试显示其亲水性适度（84.7°），有效抑制环境水汽对薄膜的侵蚀。

二、性能优势与应用突破

2.1 夜视成像技术革新

该薄膜在 1050 nm 光源下实现高透过率，结合智能手机改装的 NIR 相机，成功实现黑暗环境下的植物成像。与传统夜视设备相比，其厚度仅为现有器件的 1/10，重量不足 1 克，且无需冷却系统，为便携式夜视装备开发奠定基础。

2.2 信息加密领域拓展

利用薄膜对 NIR 光的选择性透过特性，研究团队开发了多层加密系统。通过在二维码表面覆盖 NIR 反射滤光片，可实现可见光下的信息隐藏与 NIR 光下的解密读取。实验显示，该技术可在 1 秒内完成加密 / 解密操作，误码率低于 0.01%。

2.3 柔性电子器件应用

薄膜的高柔韧性（弯曲半径 < 2 mm）与化学稳定性，使其适用于可穿戴设备。与澳大利亚国立大学合作开发的智能眼镜原型，通过集成该薄膜与硅基超表面，实现了 1550 nm 红外光到 550 nm 可见光的实时转换，响应延迟小于 100 飞秒。

三、产业动态与技术延伸

3.1 商业化进程加速

陕师大已与深圳砺剑防卫技术有限公司建立联合实验室，推进薄膜在安防监控领域的产业化。*新数据显示，该材料在 850 nm 激光防护膜市场占有率已突破 12%，预计 2025 年产能将达 50 万平方米。

3.2 跨领域技术融合

研究团队正探索将该薄膜与量子点材料结合，开发多光谱成像器件。初步实验表明，复合薄膜在 1000-2500 nm 波段的平均透过率提升至 85%，为医疗深层组织成像提供了新方案。

3.3 标准化与**布局

该技术已申请国际 PCT **（WO2024189376A1），并主导制定《近红外光学薄膜技术规范》团体标准。截至 2024 年底，相关**已覆盖中国、美国、欧盟等主要市场。

四、挑战与未来展望

尽管该薄膜展现出显著优势，但其在多色成像、极端环境适应性等方面仍需改进。未来研究方向包括：

1. 开发宽带响应材料体系，覆盖 1000-2000 nm 全波段；

2. 探索纳米压印技术，实现低成本大规模制备；

3.  人工智能算法，构建自适应光学调控系统。

结论

房喻院士团队研发的超薄近红外透过膜，通过分子设计与工艺**，突破了传统材料在柔韧性、光学性能与稳定性间的制约，为夜视技术与信息**领域提供了颠覆性解决方案。随着技术迭代与产业协同深化，该材料有望推动可穿戴设备、智能安防等产业的跨越式发展。

关于我们

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。

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