眼镜镜片的研究发展

眼镜镜片的研究发展
众所周知，现在社会中的近视眼越来越多，相应的，眼镜产业也是越来越兴盛，随着社会的发展，我们对眼镜的要求也越来越高，特别是对于镜片的要求。

眼镜镜片主要有光学玻璃和树脂材料两大类，其发展过程是从光学玻璃慢慢的过渡到了树脂材料，性能有了很大很大的提高，同时功能也是越来越强大。

我将结合眼镜镜片的发展历程来探索其研究方法。

大约在13世纪宋期，由于缺乏高质量的均质性光学玻璃，眼镜的功能仅限于矫正老视。

直到1608年，Galileo发明望远镜，对光学玻璃的质量提出了极高的要求，从而推动了镜片材料制造工艺的突破性发展。

17世纪，Fraunhoier研究了玻璃对太阳光谱的折射、色散及望远镜镜片对色散的矫正。

1757年，Dorland用冕牌玻璃、燧石玻璃制成了无色差镜片。

1880年，Abbes介绍了一种高折射率的光学玻璃，色散并无明显相应增加。

此后，德国Carl Zeiss公司制造出这种玻璃的透镜。

进入20世纪，光学玻璃大量生产，品种繁多，作为眼镜镜片的材料，其质量要求以具备良好的光学性能为主，如折射率、色散等。

由上可以得到信息：光学玻璃广泛用于眼镜是因为望远镜的产生，进而大大推进了光学玻璃的发展致使其性能能够有所提高，可以用于眼镜纠正近视。

由此可见，一种新技术新科技的发明，能够推动其相关产业的发展。

因为作为眼镜镜片的光学玻璃需要具有良好的光学性能：如折射率和色散，科学家也对此方面做出了研究，由上面的资料可以清楚的了解到，在用于眼镜镜片的光学玻璃的研究历程中，科学家们都对折射率和色散进行了研究，并引发几次镜片的改进，从而使光学玻璃能够达到应用的要求。

随着玻璃在眼镜镜片中的应用，其弊端慢慢的显现出来：重量重，抗冲击力小，抗雾性能弱，制作过程繁琐等。

所以，就必须找出新型的较玻璃优良的材料。

这个时候，具有优良光学特性的树脂吸引了研究者们的关注。

树脂镜片与无机玻璃镜片相比较，它的特点是：重量轻、透明度高、镜片尺寸大、抗冲击、易加工成型、可染色等。

但是因为传统的光学树脂的折光指数低，综合利用性查，所以限制了其利用，然而合成树脂却具有极好的利用价值。

合成树脂光学镜片最先是采用l942年由美国PPG公司开发成的聚烯丙基二甘醇碳酸酯（CR-39），这是一种热固性的合成树脂。

由二甘醇光气化、丙烯醇酯化反应而成，在引发剂作用下聚合，得到网状体型结构。

折射率为1.498，比重为
1.3
2.它的单体结构式如：
Ch 2 Ch 2 O C O Ch 2 Ch Ch 2
O
O
Ch 2 Ch 2 O C O Ch 2 Ch Ch 2O
这种镜片解决了光学玻璃所有的缺点，但是同时也带来了新的问题：镜片表面易磨损；折射率相对较低，镜片相对较厚，镜片越大，边缘厚越厚，因此被抱怨不美观；折射率受温度的影响。

其中第一个问题可以通过镀膜来改善。

其他两个问题通过查阅资料发现基本没有在该镜片成功改善的，
可以推测作为材料的物理特性，折射率很难通过外在办法改变。

加上人们认识到了红外线和紫外线对人类眼镜的伤害而CR-39不能阻挡红、紫外线，因此又鼓励研究者们继续探索。

20世纪90年代，聚碳酸酯（PC ）树脂活跃于眼镜市场中。

这是一种热塑性树脂，与
CR-39为热固性树脂相比，PC 的性能更稳定。

其结构式如下：
C
O Ch 3
Ch 3O C O n
PC 的折射率为1.568,比重为1.2。

与CR-39相比，折射率较高，因此镜片较薄；比重较小，因此镜片较薄。

同时PC 易产生双折射，能经受激光照射，能够完全阻挡镜前紫外光照射，因此可用做一般太阳镜和劳动保护用镜。

至此，基本解决了CR-39所存在的问题，但是不可避免的，PC 自己也存在一些问题：镜片表面较薄、耐磨性差；镜片折射率高，所以导致反射率也高。

研究者们又通过在镜片表面镀抗摩擦膜和抗反射膜解决了这些问题。

并且由于PC 的阿贝系数较低，色散高，所以导致周边色差，导致周边视力下降的可能性，但是这个问题在实际佩戴中，并没有对人们产生显著的影响。

至此，眼镜镜片基本上发展成比较完美了。

从玻璃到树脂的应用，眼镜镜片一步步的发展最终非常适合人们佩戴，我们可以读出其研究过程：在现有材料的应用中发现问题，然后从问题着手，寻找解决的办法。

其具体原理是：先在现有材料的基础上通过变性或者添加特殊物质致使其性能得到优化，比如:CR-39表面易磨损，可通过镀膜来解决。

如果问题还是没有得到解决就需要寻找另外一种材料来代替之，比如:CR-39折射率相对较低，镜片相对较厚，镜片越大，边缘厚越厚，因此被抱怨不美观；折射率受温度的影响,这些不能通过现有的科学技
术来解决，所以就必须通过找其余可代替的材料。

这样研究者们从需要解决的问题方面出发，寻找新材料，比如PC。

当然这种新材料也必须拥有原材料的基本优点。

不可避免的新材料也会有新问题，然后问题就又恢复到从问题着手找寻解决办法。

就以这样一种研究方法，作为普通眼镜镜片基本就发展得很完美。

随着大家对方便性、美观性的重视，大家又加重了对隐形眼镜的关注。

但是传统眼镜的镜片不能满足这种需求。

因为作为隐形眼镜必须具有高的含水量和透氧率。

研究者从这些要求出发，不断找寻合适的材料。

20世纪60年代，水凝胶的出现给隐形眼镜带来福音。

因为水凝胶能够吸收和保留水分，但是透氧量比较低。

随后，通过添加一系列的添加物增加含水量或氧渗透性。

添加物质也从MAA、PVA、或NVP慢慢的变成PC，因为含PC的镜片可改善在镜片佩戴中因泪液蒸发和水性泪液不足。

水凝胶主要是保水性好，渗氧量不高，然而渗氧量低则会导致一些眼部疾病。

随着研究，高DK硅氧胶得到人们的重视。

高DK硅氧胶的重要特征是：低含水量，高透氧量。

虽然制造该镜片的一大挑战是制造高透氧性，高湿润性的镜片，但是该镜片因其高透氧性解决了许多于与缺氧有关的临床问题。

适合于具有特殊需要的人群佩戴。

从隐形眼镜的发展来看，我们可以看出其发展历程从眼镜的特殊需求出发，不断寻求适合的材料，并根据特殊人群的需要慢慢的发展材料。

结合眼镜镜片的整体发展历程，可以看出研究方法的大致轮廓：首先，问题的提出是最重要的，必须从实际出发，找到所需研究对象；然后，根据问题分析之，一步步探索，找到解决问题的大致方法；再次，就是对解决方法的完善，根据问题的特殊性，优化解决办法；最后，在实际中发现观察问题，关注其是否得到完美解决，以及决定是否需要更进一步的研究探索。

参考文献：
浅谈眼镜镜片材料的发展孟祥玲中国眼镜科技杂志2006年
眼镜镜片中的化学杨国俊、钮东方化学教学2012年
注：斜体为摘抄内容。