为什么有些塑料是透明的,而另一些是半透明和不透明的?

时间:2022-12-07 10:21:31   作者:
我想我们可以先拿冰做个类比。为什么有些冰是透明的,有些是多云的,为什么雪被认为是不透明的?(可能是半透明的一种极端形式,但人们确实认为它是不透明的。)

冰

浑浊的冰是空气溶解在水和其他杂质中的结果,这些杂质阻止了冰形成良好的晶体。折射率的变化(从冻结的水到气泡)散射和反射光线,导致浑浊的外观。一个极端的例子是雪。雪晶之间有空气,形状不规则。这是大量的折射和反射,我们称之为面下散射。

浑浊的冰

透明的冰呈轻微的蓝绿色,因为红光被冰轻微地吸收了。

大多数塑料,如聚乙烯,是天然透明的,但当拉伸成片状以增加强度时,拉伸过程会引入空隙和缺陷,使其外观浑浊。这很像你冰箱里的浑浊冰。有些塑料是由不同的材料混合成一个紧密的基质。这增加了强度。像雪一样,它们的外观是不透明的白色。(我在这里使用的术语不透明白色非常宽松。如果你用强光照射它,你会看到它是半透明的。)

一项相对较新的发现产生了具有铝强度的近乎透明的HDPE(高密度聚乙烯)。这是去年4月在Tech Briefs[1]的一篇文章中报道的,该文章与NASA Tech Briefs杂志有关。

他们发现,他们可以在90到110摄氏度的温度下将高密度聚乙烯拉伸成薄片,并使其保持相对清晰,同时仍能达到铝的强度。他们提议将其作为智能手机上Gorilla Glass屏幕保护膜的替代品。但现在还不要开始在亚马逊上寻找它。我发现,从我在Tech Briefs上看到东西,到它们成为工业或商业产品,需要5到10年的时间。

高密度聚乙烯

更高强度的HDPE可以更好地保护手机屏幕,以及航空航天和汽车部件。关于非晶态、多晶和单晶材料的特别说明:我们制造和使用所有三种类型的透明光学材料。不对称晶体会有双折射,但通常不会浑浊。

如果多晶材料的晶粒尺寸大于一个波长的光,那么材料就开始变得浑浊。如果你小时候曾经种过水晶,那么你就会知道,未经控制的水晶生长过程,没有好的水晶种子,会导致许多种子生长在一起,变成一团浑浊的混乱。但是热锻造的多晶光学没有浑浊的外观,也不具有单晶的各向异性特性。

因此,晶体结构的存在或不存在并不是半透明或透明的绝对指标。
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