Lịch sử công nghệ của con người thường được coi là sự theo đuổi không ngừng nghỉ những “sự cải tiến”—những công cụ bên ngoài giúp khuếch đại khả năng tự nhiên.
Ví dụ, lửa đóng vai trò là hệ thống tiêu hóa “bổ sung”, giải phóng nhiều năng lượng hơn cho sự phát triển của não. Radio, ra đời vào cuối thế kỷ 19, đã trở thành “dây thanh quản bên ngoài”, cho phép giọng nói truyền đi với tốc độ ánh sáng trên toàn cầu.
Hôm nay,AR (Thực tế tăng cường)đang nổi lên như một “con mắt bên ngoài” - kết nối thế giới ảo và thế giới thực, biến đổi cách chúng ta nhìn nhận môi trường xung quanh.
Tuy nhiên, bất chấp lời hứa ban đầu, sự phát triển của AR vẫn chậm hơn so với kỳ vọng. Một số nhà đổi mới quyết tâm đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này.
Vào ngày 24 tháng 9, Đại học Westlake đã công bố một bước đột phá quan trọng trong công nghệ hiển thị AR.
Bằng cách thay thế thủy tinh hoặc nhựa truyền thống bằngsilic cacbua (SiC), họ đã phát triển các ống kính AR siêu mỏng và nhẹ—mỗi ống kính chỉ nặng2,7 gamvà chỉdày 0,55 mm—mỏng hơn kính râm thông thường. Các ống kính mới cũng cho phépMàn hình hiển thị đầy đủ màu sắc với trường nhìn rộng (FOV)và loại bỏ các “hiện tượng cầu vồng” khét tiếng thường thấy ở kính AR thông thường.
Sự đổi mới này có thểthiết kế lại kính ARvà đưa AR đến gần hơn với người tiêu dùng đại chúng.
Sức mạnh của Silicon Carbide
Tại sao nên chọn silicon carbide cho thấu kính AR? Câu chuyện bắt đầu vào năm 1893, khi nhà khoa học người Pháp Henri Moissan phát hiện ra một tinh thể sáng trong các mẫu thiên thạch từ Arizona—làm từ carbon và silicon. Ngày nay được gọi là Moissanite, vật liệu giống như đá quý này được yêu thích vì có chỉ số khúc xạ cao hơn và độ sáng hơn so với kim cương.
Vào giữa thế kỷ 20, SiC cũng nổi lên như một chất bán dẫn thế hệ tiếp theo. Các đặc tính nhiệt và điện vượt trội của nó đã khiến nó trở nên vô giá trong xe điện, thiết bị truyền thông và pin mặt trời.
So với các thiết bị silicon (tối đa 300°C), các thành phần SiC hoạt động ở nhiệt độ lên đến 600°C với tần số cao hơn 10 lần và hiệu suất năng lượng cao hơn nhiều. Độ dẫn nhiệt cao của nó cũng hỗ trợ làm mát nhanh.
Hiếm có trong tự nhiên—chủ yếu được tìm thấy trong thiên thạch—sản xuất SiC nhân tạo rất khó khăn và tốn kém. Việc tạo ra một tinh thể chỉ dài 2 cm đòi hỏi phải chạy lò ở nhiệt độ 2300°C trong bảy ngày. Sau khi phát triển, độ cứng giống như kim cương của vật liệu khiến việc cắt và xử lý trở thành một thách thức.
Trên thực tế, trọng tâm ban đầu của phòng thí nghiệm của Giáo sư Qiu Min tại Đại học Westlake là giải quyết chính xác vấn đề này—phát triển các kỹ thuật dựa trên tia laser để cắt lát tinh thể SiC một cách hiệu quả, cải thiện đáng kể năng suất và giảm chi phí.
Trong quá trình này, nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy một tính chất độc đáo khác của SiC nguyên chất: chiết suất ấn tượng là 2,65 và độ trong quang học khi không pha tạp - lý tưởng cho quang học AR.
Đột phá: Công nghệ ống dẫn sóng nhiễu xạ
Tại trường Đại học WestlakePhòng thí nghiệm Nanophotonics và Thiết bị đo lườngmột nhóm chuyên gia quang học đã bắt đầu khám phá cách tận dụng SiC trong ống kính AR.
In AR dựa trên ống dẫn sóng nhiễu xạ, một máy chiếu thu nhỏ ở bên hông kính phát ra ánh sáng theo một đường dẫn được thiết kế cẩn thận.Lưới nanotrên thấu kính làm nhiễu xạ và dẫn hướng ánh sáng, phản chiếu nó nhiều lần trước khi chiếu chính xác vào mắt người đeo.
Trước đây, dochiết suất của thủy tinh thấp (khoảng 1,5–2,0), cần có ống dẫn sóng truyền thốngnhiều lớp xếp chồng lên nhau—dẫn đếnống kính dày, nặngvà các hiện tượng thị giác không mong muốn như "các mẫu cầu vồng" do nhiễu xạ ánh sáng môi trường gây ra. Các lớp bảo vệ bên ngoài được bổ sung thêm vào khối lượng của thấu kính.
VớiChiết suất cực cao của SiC (2,65), Mộtlớp ống dẫn sóng đơnbây giờ đủ để chụp ảnh đầy đủ màu sắc vớiFOV vượt quá 80°—gấp đôi khả năng của vật liệu thông thường. Điều này cải thiện đáng kểsự đắm chìm và chất lượng hình ảnhdành cho chơi game, trực quan hóa dữ liệu và các ứng dụng chuyên nghiệp.
Hơn nữa, thiết kế lưới chính xác và xử lý siêu mịn làm giảm hiệu ứng cầu vồng gây mất tập trung. Kết hợp với SiCđộ dẫn nhiệt đặc biệt, các thấu kính này thậm chí có thể giúp tản nhiệt do các thành phần AR tạo ra—giải quyết một thách thức khác đối với kính AR nhỏ gọn.
Suy nghĩ lại về các quy tắc thiết kế AR
Điều thú vị là bước đột phá này bắt đầu bằng một câu hỏi đơn giản của Giáo sư Qiu:“Liệu giới hạn chiết suất 2.0 có thực sự đúng không?”
Trong nhiều năm, quy ước của ngành cho rằng chiết suất trên 2.0 sẽ gây ra biến dạng quang học. Bằng cách thách thức niềm tin này và tận dụng SiC, nhóm đã mở ra những khả năng mới.
Bây giờ, nguyên mẫu kính AR SiC—nhẹ, ổn định nhiệt, với hình ảnh đầy đủ màu sắc rõ nét—sẵn sàng làm đảo lộn thị trường.
Tương lai
Trong một thế giới mà AR sẽ sớm định hình lại cách chúng ta nhìn nhận thực tế, câu chuyện nàybiến một “viên ngọc quý hiếm từ không gian” thành công nghệ quang học hiệu suất caolà minh chứng cho sự khéo léo của con người.
Từ vật liệu thay thế kim cương thành vật liệu đột phá cho AR thế hệ tiếp theo,cacbua silicthực sự đang soi sáng con đường phía trước.
Giới thiệu về chúng tôi
Chúng tôi làXKH, một nhà sản xuất hàng đầu chuyên về tấm silicon carbide (SiC) và tinh thể SiC.
Với khả năng sản xuất tiên tiến và nhiều năm kinh nghiệm, chúng tôi cung cấpvật liệu SiC có độ tinh khiết caocho các chất bán dẫn, quang điện tử thế hệ tiếp theo và các công nghệ AR/VR mới nổi.
Ngoài các ứng dụng công nghiệp, XKH còn sản xuấtđá quý Moissanite cao cấp (SiC tổng hợp), được sử dụng rộng rãi trong đồ trang sức cao cấp vì độ sáng bóng và độ bền đặc biệt của chúng.
Cho dù là chođiện tử công suất, quang học tiên tiến hoặc đồ trang sức xa xỉXKH cung cấp các sản phẩm SiC đáng tin cậy, chất lượng cao để đáp ứng nhu cầu ngày càng thay đổi của thị trường toàn cầu.
Thời gian đăng: 23-06-2025