 (ss).jpg)
仿生智能纳米界面材料的设计思想
生命中与智能相关的科学问题无处不在，参与的生物体的器官也遍及全身。在生物体中，对外界刺激的响应及各种生命过程的实现都是基于内或分子间相互作用的改变。生命体中特殊机能 的智能化大多与微观结构密切相关，向自然学习，就是认识和模拟生物体特殊的微观结构与其优 异性能的关系。
多尺度结构的构筑和特性
材料体系的分子结构、纳米结构、微米结构等结构的多尺度效 应是形成材料新功能的内在本质。分子结构的多样性决定了材料千变万化的功能和性质。纳米结构具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、 小尺寸效应、表面效应等，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，所以，纳米结构很容易通过外场（光、 电、磁）实现对其性能的控制。总之，材料体系的设计，不局限于块状材料，从分子、分子簇拓展到纳 米结构微米结构，使材料本身在宏观上产生奇异的物性。
昆虫复眼的减反射功能
飞蛾的复眼是由六角形排列有序 的纳米结构阵列构成。这个阵列被认为是角膜表面的同质透明层，每一个纳米结构突起是一个减反射单元，因此产生低反光性，使其看起来异常黑， 即使在夜间飞行也不易被察觉，被称为蛾眼效应。蝴蝶的角膜也具有类似的蛾眼纳米结构。不同种类蝴蝶复眼纳米结构的尺寸不同，导致表面的减反射程度不同，纳米结构的高度越大，其表面的反射率越低。
纳米蛾眼减反结构
由于蛾眼表面是由六角形排列有序的微纳结构阵列构成,这种表面微纳结构尺度小于可见光 波长,使得光波无法辨认出该微纳结构,其结构层可等效为折射率沿深度方向呈连续梯度变化的渐变折射率微纳米膜层,可减少折射率急剧变化所造成的反射现象,使得飞蛾复眼对光具有极低 的反射系数。同时,仿生蛾眼抗反射微纳结构具有结构稳定性好、宽入射角和宽光谱段等抗反增 透特点,使其在诸多领域具有巨大的应用潜力。
•夜间飞行的飞蛾的眼睛基本对近红外不产生反射波，减少了鸟类、青蛙等天敌的注意，使其在夜间具有伪装隐蔽性。
飞蛾的眼部结构——一个个“鼓包”的 有序排列让整个眼睛几乎不反光。
纳米蛾眼仿生结构
蛾眼仿生光学技术严格耦合波分析理论,编制程序进行微结构阵列的衍射特性数值计算仿真分析,重点分析“蛾眼”微纳结构的工作波长、结构周期、刻蚀深度、结构直径及轮廓形状等微 结构参数与反射波能量和透射波能量的关系,并进行抗反射光谱宽度分析及结构尺寸容差分析, 为微纳结构周期参数的具体设计与加工提供了理论依据和设计方法。
结构：眼睛有一层立体六角蜂窝状纳米结构，平均高度约为200nm，各个结构间的间隔约为300nm。
原理：此结构的特征尺寸小于作用波长，大部分的入射光线都被蜂窝状结构所吸收,折射率自上而下连续变化，不发生反射。
应用：太阳能电池，LED，发光器件半导体领域。
纳米蛾眼减反的制备方法
蛾眼仿生光学技术严格耦合波分析理论,编制程序进行微结构阵列的衍射特性数值计算仿真分析, 分析“蛾眼”微纳结构的工作波长、结构周期、刻蚀深度、结构直径及轮廓形状等微结构参数与反射波能量和透射波能量的关系,并进行抗反射光谱宽度分析及结构尺寸容差分析,为微纳结构周期参数的具体设计与加工提供了理论依据和设计方法分析结果发现结构周期与工作波长的比值直接影响了微结构阵列的抗反增透特性,并与高级次衍射波发生倏逝的临界角相关。引入圆锥度系数使圆柱形、圆台形和圆锥形微结构轮廓表达式连续统一, 从而使其各自结构参数选择的原则与规律,并从实际等离子刻蚀产生的边缘钝化对微结构抗反射性能的影响。利用数值计算仿真分析结果,设计了圆柱形、圆孔形、圆锥形、高斯面形和抛物面形等微结构阵列的尺寸参数和容差要求。制作上采用二元光刻技术、激光直写技术、干法刻蚀技术、反应离子刻蚀技术及电子束光刻技术等在光学玻璃基材及石英玻璃上对各种不同形状的“蛾眼”抗反射微纳结构阵列进行微纳米光学沉积制作。
干法刻蚀工艺，玻璃基底，不同形状的纳米蛾眼减反结构。有纳米柱、子弹状纳米结构、纳米圆台、 抛物线状纳米结构和纳米锥结构。
纳米蛾眼减反的制备方法
通过微蚀刻+镀膜工艺，在产品表面附着于飞蛾角膜外的微型纳米结构，表面镀膜厚度为200纳米， 微蚀刻间距为300纳米的锥形凸起，呈几近完美的六边形阵列分布，这种表面微纳结构因尺度远低于可见光波段而无法被识别，所以界面处的折射率能够随着蛾眼结构的深度方向连且平稳地改变，这样一来， 由折射率急剧变化而带来的光线反射就被大大减少了该结构能使空气到衬底的折射呈现渐变的趋势，从而实现宽光谱，广角度的减反射。
蛾眼结构几何示意图 & 减反意图
亚波长蛾眼仿生光学技术对比
特点：
成像清晰，颜色鲜艳，低反射， 光泽面板的反射率为4％左右，老式低反射面板的反射率不足1％，蛾眼面板实现了0.1％以下的基本固定的低反射率。
斜著看反射率也很低，传统技术超过40 度， 反射陡增，而蛾眼面板即使达到60度，反射率也仅有0.5％左右。
有效的抑制反射光而增加光学显示系统的透射，提高光学显示系统的清晰度和分辨率，抑制光学系统中的各个界面间来回反射、 折射造成的迷光、眩光及鬼影， 同时抑制蓝波段的强光辐射。
有效削弱因背后强光导致画面变白之缺憾，享受更清晰的影像画质。
色彩更艳丽， 使图像色彩对比更强烈，景物更清晰。
