【中国包装网讯】防伪技术应具备消费者易识别、安全难仿造、防伪门槛高的特点，同时防伪投入应符合企业成本效益的原则。

光学变色薄膜是根据多层复合膜的光学干涉原理设计成的光学制品。当自然光进入多层膜时，由于各层膜介质材料的特性、厚度以及界面特性的不同，会使一些光干涉相长，另一些光干涉相消，因此，从不同的角度可以看到薄膜反射颜色的变化。

多层光学变色薄膜的膜层结构大体可以分为两类：全介质膜系和金属介质复合膜系。其中，全介质膜系的机械性能和化学性能都较好，但需经过多次镀膜工序才能达到预期的效果，而且颜色纯度稍差，制作效率低、成本高，所以不适合面积大的产品和大规模生产。

金属介质膜系结构比较简单，仅几层金属介质相间，薄膜就能达到预期效果，膜系的变色效果很好，且可大面积批量制备，成本低、效率高，很有可能成为一种重要的光学制品和防伪样品。

本文利用多光束光学干涉原理，采用结构简单的金属介质膜系，按照需要设计合适的膜系结构，并制作出变色薄膜样件，使薄膜能够通过改变观察角度得到不同反射光谱，从而得到待观测处颜色可发生较为明显变化的视觉效果。

光干涉薄膜变色原理

根据牛顿的光学理论，日光是由许多波长不同的光组成，波长不同呈现的颜色也不同。

在日光下，非透明物体吸收了某一波长的入射光，反射出来的另一波长的光便是该物体呈现的颜色。

对于透明物体，如透明的薄膜，当某束光入射到其表面，遇到第一层界面时，入射光中的部分光束以某种角度反射回来，而另一部分则折射入膜内，碰到第二层界面时会以另一角度反射到第一层界面上，并重新折射出来。由于这些反射光和透射光都来自于同一光波，入射光分解出的两束光的光程差不同，所以当它们满足相干光条件时，就产生了光的干涉现象，出现明暗相间的干涉条纹。

在日光下，如果要想通过透明膜产生光的干涉现象，消除某一波长的光，即使其反射光强度为零，加强另一些波长的光，必须同时满足上面两个条件，即公式（1）和公式（2）。

图1所示为薄膜干涉原理示意图。目前，要将单层透明膜的厚度h控制为入射光波长λ/4的奇数倍是很容易做到的，但要将膜层材料的折射率n1控制在介于n0与n2之间，则很难实现。

图1  薄膜干涉原理示意图          图2  金属介质复合膜系结构示意图

然而，将单层透明膜制成多层光学膜，即精心挑选两种折光率相差较大的介质1和介质2，并使n1介于n0与n2之间，与此同时，再精确控制成膜条件，使每层沉积膜的厚度都符合入射光波长的λ／4的奇数倍，那么上述种种难题就解决了。

为了进一步验证这种解决办法的可行性，我们做了相关实验。实验采用金属介质膜系结构，如图2所示，利用反射率高的金属反射镜制成Al或者Ag反射层，而半透半反的另一块金属反射镜为铬层，中间介质层为Al2O3或者SiO2等，通过计算与模拟，确定了能实现不同角度变色效果的各反射层的最佳厚度，最后通过实验制备出变色薄膜样件，观察变色效果。