具有增加强度和刚性的散热且轻质的光学元件制造技术

聚合物薄膜包括具有至少约

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增加强度和刚性的散热且轻质的光学元件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求基于
35U.S.C.
§
119(e)、
于
2021
年4月
30
日提交的美国临时申请第
63/182,615
号的优先权的权益，该美国临时申请的内容通过引用整体并入本文
。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的一个方面，提供了一种聚合物薄膜，该聚合物薄膜包括：聚乙烯，该聚乙烯具有至少约
500,000g/mol
的重均分子量，其中，该薄膜包括：可见光谱
(visible spectrum)
内至少约
80
％的透明度；小于约5％的体雾度；以及至少约
10GPa
的面内弹性模量
(in
‑
plane elastic modulus)。
[0004]优选地，聚合物薄膜包括红外光谱内至少约
80
％的透明度
。
[0005]优选地，聚合物薄膜包括射频频谱内至少约
80
％的透明度
。
[0006]优选地，聚合物薄膜包括至少约
0.5GPa
的面内拉伸强度
。
[0007]优选地，薄膜的面内导热系数
(
热导率，
thermal conductivity)
是各向异性的
。
[0008]优选地，聚合物薄膜包括至少约
5W/mK
的面内导热系数
。
[0009]优选地，导热系数的面内各向异性为至少2：
1。
[0010]优选地，聚合物薄膜包括至少约
30
％的结晶聚乙烯含量
。
[0011]优选地，聚乙烯的密度小于约
1.5g/cm3。
[0012]优选地，聚合物薄膜包括至少约5微米的厚度
。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种薄膜，该薄膜包括：结晶聚合物，该结晶聚合物具有至少约
500,000g/mol
的重均分子量和结晶轴的优选面内取向，其中，该薄膜包括选自由以下构成的组中的至少两个属性
(i
‑
iv)
：
(i)
可见光谱内至少约
80
％的透明度；
(ii)
小于约5％的体雾度；
(iii)
至少约
10Gpa
的面内弹性模量；以及
(iv)
至少约
5W/mK
的面内导热系数
。
[0014]优选地，该薄膜包括属性
(i
‑
iv)
中的至少三个
。
[0015]优选地，该薄膜包括至少约
30
％的结晶聚合物含量
。
[0016]优选地，结晶聚合物的密度小于约
1.5g/cm3。
[0017]优选地，结晶聚合物包括聚乙烯
。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种光学元件，该光学元件包括：基板；以及第一各向异性聚合物薄膜，该第一各向异性聚合物薄膜层压至基板的第一主表面，其中，第一各向异性聚合物薄膜包括结晶轴的优选面内取向，并且包括：可见光谱内至少约
80
％的透明度；小于约5％的体雾度；以及至少约
10GPa
的面内弹性模量
。
[0019]优选地，光学元件包括第二各向异性聚合物薄膜，该第二各向异性聚合物薄膜层压至第一各向异性聚合物薄膜，其中，第二各向异性聚合物薄膜包括结晶轴的优选面内取向，使得第一各向异性聚合物薄膜和第二各向异性聚合物薄膜的结晶轴以角度
(
θ
)
在面内旋转地错向，其中
0<
θ
≤90
，并且第二各向异性聚合物薄膜包括：
[0020]可见光谱内至少约
80
％的透明度；
[0021]小于约5％的体雾度；以及
[0022]至少约
10GPa
的面内弹性模量
。
[0023]优选地，第一各向异性聚合物薄膜和第二各向异性聚合物薄膜形成聚合物双层，并且该聚合物双层包括：可见光谱内至少约
80
％的透明度；小于约5％的体雾度；以及至少约
10GPa
的面内弹性模量
。
[0024]优选地，光学元件包括第三各向异性聚合物薄膜，该第三各向异性聚合物薄膜层压至该基板的第二主表面，其中，该第三各向异性聚合物薄膜包括结晶轴的优选面内取向，并且包括：可见光谱内至少约
80
％的透明度；小于约5％的体雾度；至少约
10Gpa
的面内弹性模量；以及至少约
5W/mK
的面内导热系数
。
[0025]优选地，基板包括透镜，并且第一主表面包括透镜的眼侧表面
。
附图说明
[0026]附图示出了多个示例性实施方案并且附图是说明书的一部分
。
连同以下描述，这些附图说明和解释本公开的各种原理
。
[0027]图1为示出了根据一些实施方案的通过和来自示例光学元件的热能路径的示意图
。
[0028]图2为根据一些实施方案的用于制造各向异性聚合物薄膜的薄膜取向系统的示意图
。
[0029]图3为根据一些实施方案的用于制造各向异性聚合物薄膜的薄膜取向系统的示意图
。
[0030]图4为根据一些实施方案比较从聚碳酸酯透镜到光学元件的散热的图表，该光学元件包括用层压有定向热流的各种取向的超高分子量聚乙烯薄膜的聚碳酸酯透镜
。
[0031]图5为根据各种实施方案的光学元件的示意图，该光学元件包括
(A)
层压至基板的竖直取向的高导热聚合物薄膜，以及
(B)
层压到基板的水平取向的高导热聚合物薄膜
。
[0032]图6为根据一些实施方案的光学元件的示意图，该光学元件包括层压至基板的正交取向双层高导热聚合物薄膜
。
[0033]图7为根据一些实施方案的比较聚碳酸酯基板和层压有超高分子量聚乙烯薄膜的大量标准化聚碳酸酯基板的散热与导热系数的曲线图
。
[0034]图8为根据一些实施方案的比较聚碳酸酯基板和层压有超高分子量聚乙烯薄膜的大量标准化聚碳酸酯基板的散热与厚度的曲线图
。
[0035]图9为概述根据各种实施方案的跨越各种透镜结构的面向外部表面的最高温度的表
。
[0036]图
10
为根据某些实施方案的示出分段式热通量边界条件的光学元件的立体图
。
[0037]图
11
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种聚合物薄膜，所述聚合物薄膜包括：聚乙烯，所述聚乙烯具有至少为约
500,000g/mol
的重均分子量，所述薄膜包括：可见光谱内至少约
80
％的透明度；小于约5％的体雾度；以及至少约
10GPa
的面内弹性模量
。2.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括红外光谱内至少约
80
％的透明度
。3.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括射频频谱内至少约
80
％的透明度
。4.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括至少约
0.5GPa
的面内拉伸强度
。5.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述薄膜的面内导热系数是各向异性的
。6.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括至少约
5W/mK
的面内导热系数
。7.
根据权利要求6所述的聚合物薄膜，其中，所述导热系数的面内各向异性为至少2：
1。8.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括至少约
30
％的结晶聚乙烯含量
。9.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚乙烯的密度小于约
1.5g/cm3。10.
根据权利要求1所述的聚合物薄膜，其中，所述聚合物薄膜包括至少约5微米的厚度
。11.
一种薄膜，所述薄膜包括：结晶聚合物，所述结晶聚合物具有至少约
500,000g/mol
的重均分子量和结晶轴的优选面内取向，其中所述薄膜包括选自由以下构成的组中的至少两个属性
(i
‑
iv)
：
(i)
可见光谱内至少约
80
％的透明度；
(ii)
小于约5％的体雾度；
(iii)
至少约
10Gpa
的面内弹性模量；以及
(iv)
至少约
5W/mK
的面内导热系数
。12.
根据权利要求
11
所述的薄膜，其中，所述薄膜包括所述属性
(i
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
国别省市：