從水晶、玻璃到樹脂：鏡片材料的變遷史

編譯 Sam

一片透明、清晰且質(zhì)地均勻的鏡片，用今日的眼光來(lái)看，是理所應(yīng)當(dāng)、稀松平常的事。但在眼鏡誕生、發(fā)展的漫長(zhǎng)探索中，人類對(duì)于鏡片材料的求索，甚至要比愛迪生尋找燈泡燈芯材料的嘗試還要富有傳奇性。

有關(guān)眼鏡的起源，各國(guó)有著不同的記載和說(shuō)法，但普遍都認(rèn)同最早的眼鏡誕生于13世紀(jì)中葉的歐洲。因?yàn)槿狈|(zhì)的材料，最早的眼鏡大多使用石英、水晶，乃至寶石和較為潔凈的琥珀，用手工打磨制成透鏡，以發(fā)揮放大的視物效果。因?yàn)椴牧系奶厥庑裕菚r(shí)的眼鏡也只能被社會(huì)階層頂端的王公大臣，或富甲一方的商賈佩戴。

天然介質(zhì)很快被光學(xué)玻璃所取代，隨著玻璃生產(chǎn)、加工技術(shù)的發(fā)展，眼鏡也開始能夠提供更多的功效。17世紀(jì)初，伽利略發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，對(duì)于光學(xué)玻璃的性能提出了新的要求。高質(zhì)量的均質(zhì)玻璃讓鏡片能夠被更加細(xì)致地打磨成多種透鏡，更加精確地矯正視力。時(shí)至今日，仍然有極少一部分人還在佩戴玻璃鏡片。現(xiàn)代用作鏡片材料的玻璃折射率在1.50～1.90之間，阿貝數(shù)在50以上，但沉重、易碎的特性讓玻璃鏡片很難滿足現(xiàn)代人的需要。

20世紀(jì)是石油的時(shí)代，石油不僅為內(nèi)燃機(jī)和工業(yè)生產(chǎn)提供了近乎無(wú)窮的動(dòng)力，以石油為基礎(chǔ)的化工產(chǎn)業(yè)也蓬勃發(fā)展。從石油中提取成分制成的樹脂材料，因其更好的光學(xué)性能、安全加工性和輕薄的物理特性取代了玻璃，在20世紀(jì)60到80年代間快速超過(guò)玻璃成為眼鏡鏡片的主要材料。在樹脂材料這個(gè)豐富的家庭中，眼鏡鏡片材料又有著這樣的“代代相傳”：

ADC

最早的樹脂鏡片材料主要是美國(guó) PPG公司研制的ADC（碳酸烯丙基二甘醇酯）材料，也就是我們今天常說(shuō)的CR-39。ADC樹脂作為鏡片材料的阿貝數(shù)較高，光學(xué)性能優(yōu)異。但存在一個(gè)很大的缺點(diǎn)，因?yàn)槠湔凵渎瘦^低，只有1.50，度數(shù)高的鏡片無(wú)論如何都難以避免厚重。因此，眾多化學(xué)公司一直以來(lái)都在以打造更薄的鏡片為目標(biāo)，致力于開發(fā)替代ADC樹脂的高折射率鏡片材料。

DAP

20世紀(jì)80年代，市場(chǎng)上開始出現(xiàn)了DAP材料的鏡片。DAP與ADC幾乎同樣輕便、便宜，但同時(shí)提高了折射率，有著1.56折射率的DAP材料開啟了中折射率材料的時(shí)代。

亞克力

PC

DAP材料的劣勢(shì)在于光學(xué)性能不夠出色，容易出現(xiàn)色差和偏色，在大量生產(chǎn)時(shí)難以進(jìn)行有效的質(zhì)量管理，良品率不足。同時(shí)，DAP材料的強(qiáng)度不足，鏡片容易碎裂。但是由于其低廉的價(jià)格，時(shí)至今日，DAP材料仍在亞洲地區(qū)大量使用，中國(guó)生產(chǎn)并消費(fèi)了世界上最多的中折射率鏡片。

PC

PC又稱聚碳酸酯，就是我們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｒ姷乃芰希阽R片行業(yè)的應(yīng)用比較另類。塑料鏡片的最大優(yōu)勢(shì)在于抗沖擊性、安全性，護(hù)目鏡、防護(hù)面具等功能型鏡片都多用塑料制成。

美國(guó)有著世界上最為嚴(yán)格的FDA抗沖擊測(cè)試，所以在美國(guó)本土銷售的鏡片大多使用強(qiáng)度最大的塑料。但同時(shí)，聚碳酸酯鏡片并不能像其他材料一樣通過(guò)固化工藝制成，而是通過(guò)注塑工藝制成。注塑的過(guò)程是將熔融的塑料利用壓力注進(jìn)塑料鏡片模具中，冷卻成型得到想要的鏡片。塑料在注塑冷卻過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)不均勻的結(jié)構(gòu)，所以注塑成型的鏡片都具有內(nèi)應(yīng)力，會(huì)影響鏡片的光學(xué)性能。PC鏡片在偏光片下容易呈現(xiàn)出彩虹狀的紋理，內(nèi)應(yīng)力的現(xiàn)象非常明顯。同時(shí)，PC鏡片的阿貝數(shù)只有28，成像清晰度劣勢(shì)明顯。

PC鏡片雖然在安全性方面優(yōu)勢(shì)突出，但是由于高內(nèi)應(yīng)力和低阿貝數(shù)的原因，其在光學(xué)性能方面的劣勢(shì)也同樣明顯。所以現(xiàn)在除了特定國(guó)家的市場(chǎng)之外，PC鏡片的市場(chǎng)份額比較低。

亞克力

亞克力化學(xué)名叫做“PMMA”，屬聚丙烯酸酯類，其優(yōu)點(diǎn)在于成本低廉，方便加工，但是亞克力鏡片的阿貝數(shù)只有32，光學(xué)性能較低。此外，由于亞克力材料本身強(qiáng)度較低，所以在抗沖擊性和鏡片抗變形方面存在著比較大的問題。

MR?材料

1987年，日本三井化學(xué)推出世界首款聚氨酯系高折射率鏡片材料，取名為MR?系列（意為“三井樹脂”）。MR-8?材料的折射率為1.60，阿貝數(shù)為41，在擁有高折射率、高阿貝數(shù)的同時(shí)，也有著極佳的抗沖擊性、柔韌性和易加工能力。用MR-8?材料制成的鏡片不僅更加輕薄，也更加強(qiáng)韌耐用，全面超越了前MR?時(shí)代的樹脂材料。

MR-7?和MR-10?材料的折射率達(dá)到了1.67，制作高度數(shù)鏡片更為輕薄，其中MR-7?的熱變形溫度為85度，MR-10?為100度。染色性好的MR-7還推薦用于太陽(yáng)鏡和時(shí)尚眼鏡；耐熱性較好的MR-10?在嚴(yán)峻的溫度環(huán)境下也能放心使用。

MR-174?的折射率達(dá)到1.74，能夠做出極薄的鏡片，適合追求鏡片輕薄以及想購(gòu)買最高級(jí)產(chǎn)品的消費(fèi)者。時(shí)至今日，MR-174?仍然在引領(lǐng)著尖端樹脂鏡片發(fā)展的前沿潮流。?