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现代镜片是非常复杂的光学系统，具备多种特性，是由不同材料和膜层组合的综合体。镜片材料所担当的角色不仅仅在于参与了各类功能镜片的制造，而且还是镜片表面系统镀膜处理的基础。镜片材料的研究与其配戴的舒适性、安全性、耐用性以及表面所镀的膜层是密切相关的。本部分从镜片材料的光学属性、物理属性以及化学属性出发，描述目前市场上存在并较普遍使用的镜片材料的种类以及镜片表面的镀膜处理，同时也对镜片的染色和变色特性进行分析。
镜片材料基本采用透明的介质,主要分为玻璃镜片和树脂镜片二大类。在我们的日常生活中还会偶尔碰到一种天然介质——水晶镜片，这是用石英矿磨制成的镜片。古代有水晶能养颜明目的说法，事实上水晶的主要成分是二氧化硅（SiO2），最大优点是硬度高且不易受潮，但紫外线及红外线的透过率较高，而且天然水晶材料中的密度不均匀，含杂质，有条纹及气泡等产生，会形成双折射现象，从而影响视力。因此，无论从视力矫正或是保护眼睛抑或美观的角度均不推荐水晶镜片。本节主要介绍玻璃镜片材料和树脂镜片材料。
一、 玻璃镜片材料
玻璃是非常特殊的不定型材料，属无机材料。玻璃在常温下呈固态、坚硬但易碎，在高温下具有粘性。通常在约1500°C/2700°F的高温下，玻璃融化形成氧化混合物，冷却后成为非晶体，并保持非结晶状态。
玻璃没有固定的化学结构，因而没有确切的熔点。随着温度的上升，玻璃材料会变软、粘性增加，并逐渐由固体变为液体，这种逐渐变化的特性我们称之为“玻璃”状态。这一特性意味着玻璃在高温时可以被加工和铸型。玻璃材料制成的镜片具有良好的透光性，而且表面抛光后可以更加透明。
（一） 根据折射率分类
1． 标准冕牌玻璃镜片 折射率为1.523的冕牌玻璃是传统光学镜片的制造材料。其中60~70%为二氧化硅，其余则由氧化钙、钠和硼等多种物质混合。
在近代眼镜行业中，也有将1.6折射率材料作为新的标准玻璃镜片材料。
这两种材料也可根据所含的化学合成物的成分进行分类：
1） 包含相当大比例的钠元素和钙元素的“钠钙”玻璃：光学的传统材料，低折射率（ne = 1.525 / nd = 1.523），其阿贝数接近60。
2） 硼元素含量高的“硼硅酸盐”玻璃：近年来用于制造光致变色和中折射率玻璃镜片（ne = 1.604 / nd = 1.600）。
2． 高折射率玻璃镜片 用于制造近视、无晶状体以及高度远视者所需的高屈光力镜片。因为高折射率镜片相对比标准冕牌玻璃更薄，外观美观，因此更受青睐。
近年来高折射率玻璃镜片材料都逐步倾向于选用含钛元素的材料。经过多年研究，镜片制造商已经找到了在提高材料折射率的同时又保持低色散的方法。
早在1975年就诞生了含钛元素的镜片，折射率为1.7，阿贝数为41；1990年生产出了含镧元素的镜片，折射率为1.8，阿贝数为34；1995年出现了加入铌元素的折射率为1.9的材料，阿贝数为30，这是目前折射率最高的眼镜片材料。虽然采用这些材料所制造的镜片越来越薄，然而却没有减少镜片的另一重要参数——重量。实际上，随着折射率的增加，材料的密度也随之增加，这样就抵消了因为镜片减薄而带来的重量上的减轻。
（二） 根据吸收属性分类
1． 透明玻璃 具有完美透光率的透明镜片，需要确保玻璃熔体中不存在金属氧化物，例如沙砾中的氧化铁会使玻璃着色。
2． 单色吸收式镜片 在混合物中添加金属氧化物。根据添加物的数量和熔合条件，镜片可具备如下属性：
（1） 对光谱的不同波长具有特殊的吸收属性；
（2） 特定颜色的选择式吸收。
3． 均匀色彩的吸收式镜片 近视或远视镜片中的中心和边缘厚度不等，所以玻璃染色的结果是镜片颜色有差异。为了能获得基本一致的颜色，通常需要进行较深染色。
玻璃的染色工艺主要有两种：
（1） 薄层法；在透明玻璃毛坯上采用粘合（加拿大香胶）、熔合（高温）或者聚合（聚合粘合）一薄膜（1.0~1.5mm）的方法。
（2） 夹片法：这是一种仍被采用的古老技术。用小夹子在镜架的鼻梁位夹上一副有色镜片。
4． 特殊镀膜镜片 为了获得以下三个特性，现代染色方法是在真空条件下，镀制一层几微米厚的金属氧化物薄膜，即真空镀膜染色。
（1） 和玻璃的兼容性确保良好的粘着；
（2） 吸收属性；
（3） 具有色彩。
二、 树脂镜片材料
树脂镜片材料属于有机材料，可以分为热固性材料和热塑性材料两大类。
（一） 热固性材料
热固性材料加热后硬化，受热不变形。眼镜片大部分以这种材料为主，主要是CR39。
1． 标准树脂材料（CR39）
烯丙基二甘醇碳酸酯CR39，是应用最广泛的制造普通树脂镜片的材料。它于40年代被美国哥伦比亚公司的化学家发现，是美国空军所研制的一系列聚合物中的第39号材料，因此，被称为CR39。20世纪50年代，CR39被正式用于生产眼用矫正镜片。
CR39作为一种热固性材料，单体呈液态，在加热和加入催化剂的条件下聚合固化。聚合是一个化学反应，即由几个相同分子结构的单体组成的一个新的聚合体分子，具有不同的长度和性质。CR39材料的属性非常适宜作为光学镜片，折射率为了1.5、密度1.32、阿贝数为58~59、抗冲击、高透光率，可以进行染色和镀膜处理。它主要的缺点是耐磨性不及玻璃，需要镀耐磨损膜进行表面处理。而且，树脂镜片可采用模压法加工镜片表面的曲率，因此很适用于生产非球面镜片。
2． 中高折射率树脂镜片材料 可以采用以下技术来增加热固性树脂镜片材料的折射率：
（1） 改变原分子中电子的结构，例如：引入苯环结构；
（2） 在原分子中加入重原子，例如：卤素（氯、溴等）或硫。
与传统CR39相比，用中高折射率树脂材料制造的镜片更轻、更薄。它们的比重与CR39差不多（在1.20到1.40之间），但色散相对较大（阿贝数≤45），抗热性能较差，但抗紫外线能力较强，同时也可以染色和进行各种系统的表面镀膜处理。使用这些材料的镜片制造工艺与CR39的制造原理大体一致。现在折射率1.67的树脂材料已广泛流行，折射率1.74的树脂镜片材料也已进入市场。
（二） 热塑性材料
热塑性材料加热后软化，适合于热塑和注塑，聚碳酸酯（PC）就是这种材料。
早在50年代，热塑性镜片材料PMMA已经被用于制造光学镜片，但是由于受热易变形及耐磨性较差的缺点，很快就被CR39所替代。然而今天，PC材料以及相关镀膜工艺的发展将热塑性材料又带回了镜片领域，并被眼视光行业的专业人士认可为21世纪的主导镜片材料。
实际上，PC也不是一种新材料，早在1898年已经被发现，后期主要被人们应用于宇航、太空产品等各种生活领域。在20世纪30年代，当PC材料获得了改良后便应用于镜片领域。1941年，美国的PPG公司最早将该材料推向了商业领域。到了80年代，美国的Gentex公司又进一步研发了PC材料的加工工艺和加膜工艺。在历经了数年的研制和多次的改进之后，PC材料的光学性能可与其他镜片材料相媲美，故近年来所占的镜片市场份额在不断扩增。
PC材料是直线形无定型结构的热塑聚合体，具有许多光学方面的优点：出色的抗冲击性（是CR39的10倍以上），高折射率（ne = 1.591，nd = 1.586），非常轻（密度= 1.20g /cm3），100%抗紫外线（385nm），耐高温（软化点为140°C / 280°F）。PC材料也可进行系统的镀膜处理。它的阿贝数较低（Ve = 31，Vd = 30），但在实际生活中对配戴者并没有显著的影响。 |
