中國科研團(tuán)隊在《Light: Science & Applications》期刊發(fā)表研究成果，成功研制出一種新型硫硒基紅外透明柔性玻璃（IR-FCh-60），其紅外透光范圍達(dá)21μm，同時具備接近聚合物的機(jī)械柔韌性。該材料突破傳統(tǒng)光學(xué)材料在寬譜紅外透明性與機(jī)械柔性之間的性能矛盾，為自適應(yīng)光學(xué)、生物集成傳感和可重構(gòu)光子器件等前沿領(lǐng)域提供全新材料解決方案。

該材料采用S60Se40化學(xué)組成，創(chuàng)新設(shè)計鏈環(huán)雙網(wǎng)絡(luò)（DN）結(jié)構(gòu)：由重元素硫和硒構(gòu)成的共價鍵鏈抑制多聲子振動吸收，保障從0.62至21μm的寬帶紅外透過率；物理交聯(lián)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)域則提供動態(tài)連接點(diǎn)，使材料表現(xiàn)出極低楊氏模量（約0.0037 GPa）和高達(dá)650%的拉伸應(yīng)變能力。這種結(jié)構(gòu)使材料兼具玻璃類紅外透明性和聚合物類柔韌性，且在室溫下具備自修復(fù)與形狀記憶功能，顯著提升抗損傷能力。

制備過程采用高純硫與硒在石英管中真空熔融淬火，經(jīng)673 K加熱48小時均勻化后快速水淬形成玻璃錠，再切割拋光成光學(xué)級薄片。通過微區(qū)拉曼光譜、傅里葉變換紅外光譜及橢偏儀測定其折射率色散特性，力學(xué)性能則通過拉伸、壓縮、三點(diǎn)彎曲及動態(tài)力學(xué)分析評估。分子動力學(xué)模擬顯示，在外力作用下，Se–Se等鍵可發(fā)生可逆伸展與重組，環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為動態(tài)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)有效耗散應(yīng)力，維持整體結(jié)構(gòu)完整性。

該材料在大氣環(huán)境下存放一年后仍保持穩(wěn)定紅外透過率，經(jīng)多次機(jī)械變形循環(huán)后無明顯光學(xué)衰減，表現(xiàn)出優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。相比傳統(tǒng)聚合物（如PMMA、PDMS、PU）在2.5–6.5μm即出現(xiàn)霧化，或商用氟化玻璃/晶體在6–13μm截止，IR-FCh-60實現(xiàn)了更寬的紅外窗口覆蓋，尤其涵蓋3–5μm和8–14μm兩大關(guān)鍵大氣透射帶。其在850 nm至10.6 μm波段的循環(huán)拉伸測試中，紅外透射率變化極小，證明其具備出色的光-機(jī)耦合穩(wěn)定性。

研究團(tuán)隊進(jìn)一步基于該材料制備了紅外可變形透鏡（IR-DL），可在中等機(jī)械驅(qū)動下實現(xiàn)焦距連續(xù)調(diào)節(jié)與實時波前畸變校正，這是傳統(tǒng)剛性紅外材料或強(qiáng)吸收型柔性聚合物無法實現(xiàn)的功能。這一成果標(biāo)志著柔性紅外光學(xué)系統(tǒng)從理論走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵一步，尤其適用于空間激光通信、高分辨率紅外偵察、工業(yè)激光加工以及微創(chuàng)醫(yī)學(xué)成像等對動態(tài)調(diào)焦與抗擾動能力要求高的場景。

對中國相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈而言，該材料的突破意味著在高端紅外光學(xué)元件領(lǐng)域有望減少對進(jìn)口特種玻璃或聚合物復(fù)合材料的依賴。目前國際上能實現(xiàn)21μm以上紅外透明的柔性材料極為稀缺，主要集中在歐美實驗室，且多數(shù)于小批量樣品。若未來實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，將直接影響紅外鏡頭、探測器封裝、可穿戴生物傳感器等下游產(chǎn)品的設(shè)計自由度與成本結(jié)構(gòu)。中業(yè)在紅外光學(xué)組件時，應(yīng)關(guān)注此類新型材料的認(rèn)證進(jìn)展與國產(chǎn)替代可能性，特別是在、航天、醫(yī)療影像等對可靠性要求嚴(yán)苛的領(lǐng)域。

值得注意的是，該材料雖具備優(yōu)異性能，但其制備工藝復(fù)雜，涉及高純原料、真空環(huán)境與溫度控制，對國內(nèi)具備先進(jìn)熔融-淬火技術(shù)的玻璃制造商提出更高要求。建議上游原材料企業(yè)關(guān)注硫、硒元素的提純與供應(yīng)穩(wěn)定性，中游廠商可探索與高校合作開展工程化放大試驗，下游系統(tǒng)集成商則需提前布局柔性紅外光學(xué)模塊的設(shè)計驗證流程。此外，該材料尚未進(jìn)入主流商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，后續(xù)需推動納入IEC或ISO相關(guān)光學(xué)材料規(guī)范，以增強(qiáng)跨境應(yīng)用兼容性。