逆向反光材料

逆向反光材料（Retroreflective material），是二十世紀七十年代開發出來的科研成果，它不需要能源。利用其他物體發射出來的光亮、直接向發射體逆向反射出來耀目閃光的亮點。利用這種特點，全世界船舶救生設備、高速公路以及部分生活用品已安裝這種材料。尤其在高速公路上，不再需要沿著公路兩旁安裝漫長而連續不斷的照明路燈。行駛在高速公路上的車輛，依靠其本身的車頭燈，照射到貼上在公路上有規則地斷續連線的逆向反光材料，在行進中可以繼續不斷地看到前方耀眼的光亮，迅速而安全地前進。

基本介紹

• 中文名：逆向反光材料
• 外文名：Retroreflective material
• 性質：一種節能材料
• 開發時間：二十世紀七十年代
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶術語

簡介

逆向反光材料是二十世紀七八十年代國際上迅猛發展且用途廣泛的節能材料。它是根據逆向反射原理設計成功的新型複合光學材料。是一種不需要能源的宣傳、保全標誌材料。它由高折射率玻璃微珠、金屬材料和高分子材料組成。

圖1

逆向反光材料的反光原理不同於光的鏡，面反射和漫反射。它的反光原理見圖1，當平行光軸MN的入射光從空氣進入微珠P點，產生折射。若選用的玻璃珠折射率適當，光與光軸交點正好處於光軸與微珠底部反射層的交點A上，光在該點上產生反射。光到達表面層時，再折射並平行於光軸，向入射相反方向即光源方向反射。因為反射層是半球形的，所以入射光在較大的角度範圍內逆向反射特性不變。

當前逆向反光材料主要用作道路標誌。車輛照牌照。當司機藉助於車燈在1000多米以外就可以看到標誌。其亮度是普通標誌的幾十倍。既增加了行車的安全性還可以節約標誌的照明電。假如一個舊式路標需要照明亮度為60瓦，則僅上海地區10萬塊路標就可節省6千千瓦電。逆向反光材料還可用作安全標誌、警告牌。如礦井、機場、碼頭、海上救生、航標、攝影、廣告等多種領域。可以代替照明光源達到節約能源的目的。

逆向反光材料在海上的套用

逆向反光材料在海上的套用，更有其特殊的作用。我們知道，船舶在海洋上航行，有時由於許多不能避免的原因，造成船舶的碰撞、觸漏、傾覆等事故，導致船舶沉沒。此時配備在船舶上的各種救生設備會發揮作用，引導旅客和船員穿上救生衣，使用救生圈，登上救生艇和救生筏而逃生。而事故發生時，很多是在無月光的黑夜裡，不容易被過往的船舶及飛機所發現。聯合國根據歷年來船舶在海上發生事故後人員死亡情況分析，雖然有很多人在事故後，使用了船舶救生設備，逃離了遇難船，飄浮在海上，但仍不容易被發現，只有在救生設備貼上了逆向反光材料的時候，則很快地被發現了。從而挽救了人員的生命。因此聯合國海上安全委員會1983年6月在英國倫敦開會時，修正了1974年“國際海上人命安全公約”，其中明確規定，所有在海上航行的各種類型船舶，不論是貨船、油船、客船或者是執行特種任務的船舶，在其配備的一些救生設備上，必須安裝有逆向反光材料。

我們知道，各種物體，必須有光線射入而進行反射時，才能被人的眼睛所看到。這種反射有三種形式，即漫反射、鏡面反射和逆向反射。一般物質，其表面凹凸不平，光線射入時，由於折射角度不同，形成向四面八方不規則的反射，稱漫反射，反射效率很低。鏡面反射，光線射到鏡面或者玻璃等物質，由於其表面光潔均勻，故反射率很高，但其反射的角度卻有限制，而只能與物質表面垂直的光線成相反的某一角度反射，人們只能在其反射的某一固定角度看到。逆向反射，系使用一種在底層布滿具有高反射率，極為微小的圓珠形玻璃球體的特殊材料。當光線入射時，入射光線透過玻璃微珠的表面產生折射，隨後根據其折射率不同，在不同距離內聚焦，最後在焦點再以相同的角度進行反射，此時光線即從射人光束的原來角度相反方向射出。因此，只要海上附近的船舶或飛機其本身有一定強度的光錢射出，即會在其原來的位置上看到反射過來的光線，使人們能及時、迅速地發現海上飄浮的救生設備。

國際公約規定，安裝逆向反光材料的船舶救生設備，有救生衣、救生圈、救壓艇和救生筏等幾種，對於逆向反光材料的技術條件也有明確要求。又規定救生設備上逆向反光材料安裝的位置，在其上下左右各容易發現的地方。要使附近的船舶或飛機，無論從水平或垂直方向均能發現，並且考慮到救生設備在海上有發生翻覆的可能，又規定在其底部也須安裝，這樣就能最大限度地提高遇險者在海上被發現的可能。

逆向反光材料的分類

逆向反光材料可分四類：1、反光薄片（膜）；2、反光塗料；3、反光織物；4、反光器件。

其中以反光薄片用途最廣，性能最好，能方便地套用於不同的基材上。這類材料從結構上又可以分為透鏡外露型、平頂型、空氣平頂型等(不包括技術儲備)。

國外反光薄片狀況

從20世紀40年代開始生產的外露型結構到現在的矩錐角齒型，基本可分四類。

外露型反光薄片

外露型反光薄片起源於40年代，其優點是反射強度高，折射率為19~20的玻璃珠適合於該類反光薄片，結構上無焦點樹脂層，工藝簡單。但由於結構層中玻璃微珠暴露在反光薄片表面，在室外受風吹雨淋的影響，玻璃微珠容易脫落，加上灰塵的粘污影響了薄片的反射性能。由於平頂型反光薄片的出現，透鏡外露型反光薄片逐漸被取代，但仍適合於室內使用，如：電影特技攝影的反光銀幕。

平頂型反光薄片

由於高折射率玻璃珠(2.2以上)的研製成功，使平頂型反光薄片的技術性能有了突破。該材料結構是在玻璃珠表面塗上樹脂，以保護微珠不易脫落，而且使玻璃珠之間的間隙不受灰塵和雨水的污染，從而使薄片的實用性大大提高。平頂型反光薄片是用途最廣的一種材料。它除了用作交通工程標誌材料的工程級外，還發展了商業級和廣告級。商業級一般用於臨時標誌、建築、礦井和標誌等，在耐候性要求較低的地方使用。而廣告級一般用於商業廣告，以及對壽命和反光強度要求不高地方。隨著社會發展的不同要求，在生產平頂型反光材料的過程中，不同類型和級別的級光薄片也隨之派生出來。

空氣平頂型反光材料

20世紀70年代中期，由於高分子材料的發展，美國3M公司推出空氣平頂型反光薄片。該材料是吸取了3外露型結構的優點，把高分子薄膜以網狀或粘合在外露反光薄片表面，彌補了外露型結構的不足，由於它具有反射率高，實用性好的特點，因此在市場上有較大的競爭力。

作為技術儲備，美國和日本已研製出不用玻璃珠的反光薄片，它是套用光學全反射原理設計成的矩錐角齒形結構，採用特殊工藝處理，有強於空氣平頂型數倍的反射率。

現在世界上一些經濟已開發國家在法律上規定：公路交通標誌、航海標誌、救生標誌等方面必須使用逆向反光材料。它的需求量十分大。例：美國加里福尼亞有公路17萬公里，共有標誌34萬平方米，每年維修替換各種標牌40多萬美元的反光薄片。