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你可能不知道,这些膜都是3M发明的!

 雪晴6xum45yo0h 2017-08-01

建筑隔热窗膜

窗膜

据英国《新科学家》周刊报道,英国埃克塞特大学物理学家彼得·武库希奇和罗伊·桑布尔斯于1997年开始合作,花了3年时间研究蝴蝶和飞蛾翅膀的构造特征。

他们发现,从不同角度观察大闪蝶时,它的虹彩会发生令人惊叹的改变。

其实大闪蝶鲜艳的蓝翅膀上并不含有任何色素,它的颜色来自于光线的反射,既所谓的“结构颜色”——光线在物体内部经过多次反射而形成的颜色。

他们发现,蝴蝶翅膀由数层仅有3至4微米厚的鳞片组成,这些鳞片像微小的屋瓦一样交迭,每个鳞片的构造也很复杂。

蝴蝶翅膀这种井然有序的安排形成了所谓的光子晶体,光子晶体能捕捉光线,仅让某种波长的光线透过。

两位科学家的研究成果很快引起了以创新为宗旨的美国3M公司的兴趣,3M的研究人员由此开发出极景系列多层光学微复建筑隔热膜。

这款具有卓越的隔热效能和良好通透性、景观性的建筑膜,采用了尖端的纳米技术和微复制技术,实现了完全无金属化,为整个行业树立了全新的标准。

增亮膜BEF

增亮膜BEF

二十多年前的一个冬天,加拿大魁北克的一个地下室,一位3M的研究员正在作实验。

由于地处北半球高纬度,冬日的太阳整日低低地挂在地平线上方,于是他发明了一种带棱镜的玻璃导管,斜射的阳光射入导管一端后,会沿着导管壁传播,整个管子像个灯管通体发亮,令地下室顿时明亮许多。

在这之后,3M采用薄膜技术生产这种光导管,但在很多年内,这种棱镜导管的应用一直局限在建筑物的照明或装饰上,每年只有很小的销售量。

二十世纪九十年代,随着笔记本电脑的普及,液晶显示技术开始飞速发展。由于液晶板独特的特性和构造,光的利用率很低,如何增加液晶显示的亮度一直是困扰科研人员的难题。

偶然的一个奇思妙想让3M的科学家尝试着剪开这种棱镜导管,平铺在LCD背光源上。

令人意想不到的事情发生了,由于棱镜的聚光作用,这个新颖的尝试方法让液晶显示屏正向的亮度大为提高。

之前,3M的科学家曾经受到蝴蝶翅膀由于鳞片物理结构对光线的折射、反射产生不同斑点想象的启发,利用高分子工业上最先进的计算机模拟控制系统,成功地发明了3M™多层光学膜(Multilayer Optical Film )技术,通过改变薄膜的结构来控制光的出射。

这种多层膜由上百层纳米级的膜组成,每一层的材料性质都不同。通过膜层间的光学作用,最终达到反射光的功能。

由此,3M的科学家想到了将这两个独特的发现合而为一,经过一段时间的研究开发,3M结合微复制技术和薄膜技术,进一步优化了棱镜导管的聚光功能,从而使其增亮效果更加显著,并将其命名为增亮膜BEF(Brightness Enhancement Film)。

为了让客户更好地接受这一产品,3M的工程师购买了两台当时市场上最好的笔记本电脑,将其中一台加上两片棱镜方向相互垂直的增亮膜。

在这层不起眼的薄膜的作用下,电脑屏幕亮度竟然比原来增加了一倍多!

当这两台电脑摆在它的制造商面前,他们很快就被说服了。

从这一天起,增亮膜开始了它的神奇之旅,广泛应用于小至手机、PDA,大至电脑显示器、液晶电视等各种液晶显示产品中,而这些产品的制造商也不再被如何既省电又能使屏幕亮度增加这个难题困扰了。

增亮膜DBEF

增亮膜DBEF

1993年的9月,3M在圣保罗的研发中心又一次技术交流大会开始了。

研发人员都私下里把它称为“奥林匹克运动会”。因为每个科学家在这一天都要制作展示板,登台演讲,介绍自己新的研究想法和实施方式。

3M科学家A在发布会上告诉大家,自己发现了一个折射率非常高的材质,它可以调控反射比率,让材料100%或者80%或者更小比率的反射光线。

但是他不清楚,这个发明有什么用途,但是经验告诉他,也许这将带来材料界的一次革新。

A来自工艺研究部门的激光研究部门,这项意外的发现与他所在部门的项目毫无关系。

A的想法获得了薄膜开发部门的B博士的响应,B当时是一种防爆膜的产品工程师。他一直在考虑什么能够让玻璃爆炸而不会碎成碎片,伤及司机。

B在了解到A的想法时,当即有了一个想法,有没有可能让这种技术挡住红外线的热量,同时多膜重叠,起到防止爆炸的作用。

这让他们不得不找到另一个光学研究部门的博士C,请他在研究室做一个计算机模拟试验,看一看这一材料是否有助于防止红外线的影响。

试验的结果显示,这一材质的反应完全违反了光学定律。

反复推算仍然无法解决的情况下,三位3M科学家决定向公司申请两笔研究基金,以实物研究的方式来制作多层膜,以验证是否出现技术上的突破。

1997年,基金支持下的小规模生产开始了,三位科学家制作了不同反射率的产品,并发现这个产品可能在非常广泛的领域都有应用的可能。

3M的高层为这一发现欣喜不已,在非常短的时间内成立了项目团队。

这个项目团队由各个国家、地区、不同的事业部门的员工组成,包括了市场部、研发部、生产部门等等不同的部门。这个小型的团队担负起了一个关键的责任,把新技术转变为新的业务机会。

3M公司最终用这一技术开发出了应用于液晶显示屏的Vikuiti增亮膜,目前这种产品被广泛用于全世界的手机、电视、手提电脑的液晶显示屏上,不仅使画面更亮,色彩更鲜艳,而且大大节省了能耗,使产品设计能更轻薄、小巧。

而3M光学产品事业部在2005年开始演变为近千人的新事业部门。

防窥膜

防窥膜

一个偶然的机会,一位细心的3M研究员发现,百叶窗可以在不同的视角呈现不同的景象。

正对着看过去的时候,可以清晰地看到窗外的景象,如果微微侧转一个角度,则景色全被遮蔽。

他很受启发,并立即着手研发超微细百叶窗结构。

经过3M众多研究人员的不懈努力和探索,终于成功研发出了显示防窥片,使屏幕资料专供使用者从正面60度视角阅读,任何人在两侧只能看到漆黑画面,从而保护了商业机密及个人隐私权,让电脑或手机等的使用更加自由自在。

报事贴

报事贴

1978年,3M科学家Spence Silver发现了一种非常与众不同的胶,粘性不大,能保持很久,重复使用还能保持粘性,但是不知道怎么把它用到产品中。

跟许多其它的新技术一样,如果找不到用途就不能算好的技术,Silver不断在公司内部宣传这个技术,3M的技术人员也没有放弃对新产品开发的希望。

1973年,一位负责产品开发的研究员Art Fry听说了Silver的技术,非常感兴趣。

他在教堂做礼拜的时候,看到唱诗班的人会把一条纸片放在圣经里做书签,但是纸片常常会从书中滑落下来。

这激发了Fry的灵感:这种可以重复使用的、不太粘的胶涂在纸片上不正合适这个用途么?于是,报事贴®(Post-it®)的创意在教堂的唱诗诞生了。

但是很多人对报事贴的市场表示怀疑,这样一个小黄纸片能有什么样的吸引力呢?谁会愿意付出额外的费用来买这样一个带胶的纸片,来代替原有的书签呢?

经过市场和技术人员地不断努力,报事贴®在1980年正式推向市场,令人意想不到的是,这个小小的黄纸片取得了巨大的成功。

如今,各种颜色和造型的产品不断涌现,每天世界上有千千万万的人使用3M的报事贴®,而这个原本不起眼的小纸片甚至流行成为一种办公室的文化,由此诞生出了各种各样的精彩创意。

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