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逆向反光材料是二十世紀(jì)七八十年代國(guó)際上迅猛發(fā)展且用途廣泛的節(jié)能材料。它是根據(jù)逆向反射原理設(shè)計(jì)成功的新型復(fù)合光學(xué)材料。是一種不需要能源的宣傳、保安標(biāo)志材料。它由高折射率玻璃微珠、金屬材料和高分子材料組成。

逆向反光材料的反光原理不同于光的鏡，面反射和漫反射。它的反光原理見圖1，當(dāng)平行光軸MN的入射光從空氣進(jìn)入微珠P點(diǎn)，產(chǎn)生折射。若選用的玻璃珠折射率適當(dāng)，光與光軸交點(diǎn)正好處于光軸與微珠底部反射層的交點(diǎn)A上，光在該點(diǎn)上產(chǎn)生反射。光到達(dá)表面層時(shí)，再折射并平行于光軸，向入射相反方向即光源方向反射。因?yàn)榉瓷鋵邮前肭蛐蔚?，所以入射光在較大的角度范圍內(nèi)逆向反射特性不變。

當(dāng)前逆向反光材料主要用作道路標(biāo)志。車輛照牌照。當(dāng)司機(jī)借助于車燈在1000多米以外就可以看到標(biāo)志。其亮度是普通標(biāo)志的幾十倍。既增加了行車的安全性還可以節(jié)約標(biāo)志的照明電。假如一個(gè)舊式路標(biāo)需要照明亮度為60瓦，則僅上海地區(qū)10萬(wàn)塊路標(biāo)就可節(jié)省6千千瓦電。逆向反光材料還可用作安全標(biāo)志、警告牌。如礦井、機(jī)場(chǎng)、碼頭、海上救生、航標(biāo)、攝影、廣告等多種領(lǐng)域。可以代替照明光源達(dá)到節(jié)約能源的目的。^[2]

逆向反光材料在海上的應(yīng)用，更有其特殊的作用。我們知道，船舶在海洋上航行，有時(shí)由于許多不能避免的原因，造成船舶的碰撞、觸漏、傾覆等事故，導(dǎo)致船舶沉沒。此時(shí)配備在船舶上的各種救生設(shè)備會(huì)發(fā)揮作用，引導(dǎo)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(fā)生時(shí)，很多是在無(wú)月光的黑夜里，不容易被過往的船舶及飛機(jī)所發(fā)現(xiàn)。根據(jù)歷年來(lái)船舶在海上發(fā)生事故后人員死亡情況分析，雖然有很多人在事故后，使用了船舶救生設(shè)備，逃離了遇難船，飄浮在海上，但仍不容易被發(fā)現(xiàn)，只有在救生設(shè)備粘貼了逆向反光材料的時(shí)候，則很快地被發(fā)現(xiàn)了。從而挽救了人員的生命。因此海上安全委員會(huì)1983年6月在英國(guó)倫敦開會(huì)時(shí)，修正了1974年“國(guó)際海上人命安全公約”，其中明確規(guī)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(zhí)行特種任務(wù)的船舶，在其配備的一些救生設(shè)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(jìn)行反射時(shí)，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(zhì)，其表面凹凸不平，光線射入時(shí)，由于折射角度不同，形成向四面八方不規(guī)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(zhì)，由于其表面光潔均勻，故反射率很高，但其反射的角度卻有限制，而只能與物質(zhì)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(dāng)光線入射時(shí)，入射光線透過玻璃微珠的表面產(chǎn)生折射，隨后根據(jù)其折射率不同，在不同距離內(nèi)聚焦，最后在焦點(diǎn)再以相同的角度進(jìn)行反射，此時(shí)光線即從射人光束的原來(lái)角度相反方向射出。因此，只要海上附近的船舶或飛機(jī)其本身有一定強(qiáng)度的光錢射出，即會(huì)在其原來(lái)的位置上看到反射過來(lái)的光線，使人們能及時(shí)、迅速地發(fā)現(xiàn)海上飄浮的救生設(shè)備。

國(guó)際公約規(guī)定，安裝逆向反光材料的船舶救生設(shè)備，有救生衣、救生圈、救壓艇和救生筏等幾種，對(duì)于逆向反光材料的技術(shù)條件也有明確要求。又規(guī)定救生設(shè)備上逆向反光材料安裝的位置，在其上下左右各容易發(fā)現(xiàn)的地方。要使附近的船舶或飛機(jī)，無(wú)論從水平或垂直方向均能發(fā)現(xiàn)，并且考慮到救生設(shè)備在海上有發(fā)生翻覆的可能，又規(guī)定在其底部也須安裝，這樣就能限度地提高遇險(xiǎn)者在海上被發(fā)現(xiàn)的可能。^[1]

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

其中以反光薄片用途，性能，能方便地應(yīng)用于不同的基材上。這類材料從結(jié)構(gòu)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(shù)儲(chǔ)備)。^[2]

從20世紀(jì)40年代開始生產(chǎn)的外露型結(jié)構(gòu)到現(xiàn)在的矩錐角齒型，基本可分四類。

外露型反光薄片起源于40年代，其優(yōu)點(diǎn)是反射強(qiáng)度高，折射率為19~20的玻璃珠適合于該類反光薄片，結(jié)構(gòu)上無(wú)焦點(diǎn)樹脂層，工藝簡(jiǎn)單。但由于結(jié)構(gòu)層中玻璃微珠暴露在反光薄片表面，在室外受風(fēng)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。由于平頂型反光薄片的出現(xiàn)，透鏡外露型反光薄片逐漸被取代，但仍適合于室內(nèi)使用，如：電影特技攝影的反光銀幕。^[2]

由于高折射率玻璃珠(2.2以上)的研制成功，使平頂型反光薄片的技術(shù)性能有了突破。該材料結(jié)構(gòu)是在玻璃珠表面涂上樹脂，以保護(hù)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(shí)用性大大提高。平頂型反光薄片是用途的一種材料。它除了用作交通工程標(biāo)志材料的工程級(jí)外，還發(fā)展了商業(yè)級(jí)和廣告級(jí)。商業(yè)級(jí)一般用于臨時(shí)標(biāo)志、建筑、礦井和標(biāo)志等，在耐候性要求較低的地方使用。而廣告級(jí)一般用于商業(yè)廣告，以及對(duì)壽命和反光強(qiáng)度要求不高地方。隨著社會(huì)發(fā)展的不同要求，在生產(chǎn)平頂型反光材料的過程中，不同類型和級(jí)別的級(jí)光薄片也隨之派生出來(lái)。^[2]

20世紀(jì)70年代中期，由于高分子材料的發(fā)展，美國(guó)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(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，把高分子薄膜以網(wǎng)狀或粘合在外露反光薄片表面，彌補(bǔ)了外露型結(jié)構(gòu)的不足，由于它具有反射率高，實(shí)用性好的特點(diǎn)，因此在市場(chǎng)上有較大的競(jìng)爭(zhēng)力。

作為技術(shù)儲(chǔ)備，美國(guó)和日本已研制出不用玻璃珠的反光薄片，它是應(yīng)用光學(xué)全反射原理設(shè)計(jì)成的矩錐角齒形結(jié)構(gòu)，采用特殊工藝處理，有強(qiáng)于空氣平頂型數(shù)倍的反射率。

現(xiàn)在世界上一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在法律上規(guī)定：公路交通標(biāo)志、航海標(biāo)志、救生標(biāo)志等方面必須使用逆向反光材料。它的需求量十分大。例：美國(guó)加里福尼亞有公路17萬(wàn)公里，共有標(biāo)志34萬(wàn)平方米，每年維修替換各種標(biāo)牌40多萬(wàn)美元的反光薄片。^[2]