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仿生纳米减反结构的制备 ／李 腾等 ·71 · 仿生纳米减反结构 的制备 李 腾，丁 剑 ，范同祥 (上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海 2002@) 摘要 综述 了有序纳米阵列、无序纳米结构、分级纳米结构和蝶翅鳞片结构4类结构的减反机理、制备方法以 及实现的性能，并提出计算模拟优化与制备工艺改进的结合是进一步研究的思路 。 关键词 仿生 减反 复眼 分级 蝶翅 中图分类号：TB303 文献标识码：A FabricationofBiom imeticAntireflectiveNanoStructures LITeng，DING Jian，FAN Tongxiang (StateKeyLaboratoryofM etalMatrixComposites，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240) Abstract Themechanism ，fabricationandthereductionofreflectionachievedoffourtypesofbioinspiredan— tireflectivestructures，namelytheorderednanoarray，theinorderednanostructure，thehierarchicalnano structure andthebutterflyscalestructure，arereviewed．Thepossiblewayoffurtherresearchwiththecombinationofcomputer simulationandoptimizationaswellastheimprovementoffabricationprocessisproposed． Keywords biomimetic，antireflection，compoundeyes，hierarchical，butterflywings 范围受到极大的限制_2]。 0 引言 自然界各种生物在长期 的进化过程中形成了大量具有 人类对光的应用大致可分为 3类 ：一是发光 ，如灯具、显 高效减反作用的光学结构，如在生物界无处不在的分级结 示器、发光二极管等；二是感光，如镜头、光传感器等；三是光 构、昆虫复眼和膜翅表面的二维凸起阵列结构、蝶翅黑色鳞 能转换 ，如太阳能电池、光催化材料等。在这 3种应用中，反 片的吸收结构 等 。这些结构为人类设计制备减低界面反 射在折射率不同的2种介质界面处都普遍存在。不必要的 射的折射率过渡层提供了解决方案。近年来人们在 “师法 自 界面反射会降低透光率，进而制约各种光器件的工作效率。 然”思想的指导下，提 出了多种富有想象力的思路，制备了形 根据 Fresnel理论_】]，光由折射率为r／的介质垂直射人折射 式各异的仿生减反结构 ，可归纳为有序纳米阵列结构、无序 率为 的介质 ，界面处的反射率为 ： 纳米结构、分级纳米结构和蝶翅鳞片结构等。本文将按以上 4种类型阐述仿生减反结构的基本原理和主要制备方法的进 R：( ) 展 。 由此可见 ，界面两侧折射率的突变是导致这种反射的根 1 有序纳米阵列结构 源 ：折射率差别越大，界面反射程度越大；如果能减小甚至消 除折射率突变，那么界面反射也将大大减小。因此，如何构 昆虫的复眼(图 1(a))和膜翅 (