▍本文转自
作者
陈俊鹏王慧灵施昕仪胡聿琳周佳鸣
编辑
焦滢凯郑王树
眼镜是为矫正视力或保护眼睛而制作的简单光学器件。从一千多年前眼镜发明至今，眼镜行业在不断进步，材料科学也在不断向前发展，产生了许多不同的眼镜类型及制造材料。
通过对每种材料的特点及其优势和劣势的比较，也能对眼镜材料的选择有一个更清晰的认知。未来，肯定会有越来越多的眼镜材料出现并应用，眼镜也会有更好的舒适度、更加丰富的功能等，满足人们的多元需求。
本文索引
1
眼镜的发展历史：国内外情况综述
2
框架眼镜材料：眼镜片和眼镜架的材料组成
3
隐形眼镜材料：软性角膜接触镜和硬性角膜接触镜两类
01
眼镜的发展历史
眼镜最初的起源地是中国还是西方，至今没有一个明确的定论。《中国眼科史大纲》一书作者、史学家聂崇侯先生说，中国人使用眼镜不会迟于13世纪上半叶，而要到13世纪后半叶，眼镜才在欧洲出现。但可以确定的是，在明朝中期，中国已经出现了眼镜，并且当时已有西方的眼镜经过西域或者南洋传入到我国。
——————
图
安阳殷墟出土的甲骨文中就有“疾目”等字眼的记载。
古人对近视的认知很早。安阳殷墟出土的甲骨文中就有“疾目”等字眼的记载，说明早在商朝，人们就发现了近视眼的存在。春秋战国的《诗经》、《书经》里，将近视称为“瞽”、“蒙”、“瞍”。
最初的眼镜是单片无框镜，起源于透镜，后来出现了有框镜，双片镜，材料也从传统的石英，玻璃转变为塑料，树脂等。
1.1国外的眼镜发展史
1.1.1镜片的出现
公元前~年，出现了人类历史上的第一块镜片，来自新亚述文明，由水晶打造。可能被当做放大镜使用。
——————
图
公元前～年，由水晶打造的第一片镜片。
1.1.2阅读石的发明
年，英国学者罗吉尔·培根发明了“阅读石”，由玻璃制成。使用时放在纸上，便可放大文本内容，是最早记录的用于光学目的的透镜。
（如需详细了解，请滑动）
当时，培根看到许多人因视力不好，不能看清书上的文字，就想发明一种工具来帮助人们提高视力。为此，他想了很多办法，做了不少试验，但都没有成功。一天雨后，培根来到花园散步，看到蜘蛛网上沾了不少雨珠，他发现透过雨珠看树叶，叶脉放大了不少，连树叶上细细的毛都能看得见。他看到这个现象，高兴极了。培根立即跑回家中，翻箱倒柜，找到了一颗玻璃球。但透过玻璃球，看书上的文字，还是模糊不清。他又找来一块金刚石与锤子，将玻璃割出一块，拿着这块玻璃片靠近书一看，文字果然放大了。试验成功了，培根欣喜若狂。后来他又找来一块木片，挖出一个圆洞，将玻璃球片装上去，再安上一根柄，便于手拿，这样人们阅读写字就方便多了。这种镜片后来经过不断改进，成了现在人们戴的眼镜。光矫正视力的就有青少年用的近视镜与老年人戴的老花镜，还有其他各种用途的眼镜，人们学习、工作就更方便了。培根为人类的文明进步作出了贡献。
早期的阅读石是由水晶（石英）或绿柱石以及玻璃制成的。年左右，意大利的工匠在凸镜的基础上，发明了可以调节屈光度以矫正视力的眼镜。从13世纪晚期开始，阅读石逐渐被眼镜所取代，但是现代也仍在使用，主要用塑料制成。
——————
图
年，英国学者罗吉尔·培根发明了“阅读石”，由玻璃制成。
1.1.3眼镜的发明与发展
眼镜最早出现于年的意大利佛罗伦萨，据说这项世界上最重要的工具，是一位名叫阿尔马托的光学家和一位生活在比萨市的意大利人斯皮纳发明的。
美国发明家本杰明富兰克林，身患近视和远视，年发明了远近视两用眼镜以免受频繁换两副眼镜的折磨。
年，英国天文学家乔治艾利发明了能矫正散光的眼镜。然而圆柱镜片的使用，首先是娜威眼镜师阿喏（Aireyy）于年试用圆柱镜来矫正自己的散光。同年，吗卡莱斯特（Mcallester）磨制成功了圆柱镜。年，佛让克林（Franklin）发明了双光眼镜。年，苏特里夫（Sutcliffe）又在一个镜片上磨制成功。
直至年德国卡尔蔡氏（CarlZeiss）创造了举世闻名的蔡氏工厂，经过艰苦的探索、精密的设计，终于制成了质地优良的卡答尔镜片，销售于世界各地，从此就有了光学镜片的出现，给眼镜史上写下了光辉的一页。
眼镜与镜架随时代潮流在不断更新，人们发现红外线、紫外线对眼睛的损害之后，更进一步激发了对眼镜材质的探讨，目的寻求研制出更为理想的光学镜片。自蔡氏研制出了光学镜片之后，克罗克斯（Crooks）在光学玻璃原料的基础上添加各种着色剂，终于制成了光学克斯片。
（如需详细了解，请滑动）
——————
图
年，德国卡尔蔡氏（CarlZeiss）创造了蔡氏工厂。
最早的眼镜只是一块镜片并不带框架。约于年西方年老的传教士，只是将“读书石”放在书面上来讲解圣经。14~15世纪经过改进后，由手持使用改进为铆钉式眼镜，年，哈格·斯奇尔肖像就是佩戴着这种眼镜。15世纪以后人们对眼镜的工艺就有了美化装饰的要求，且取材于铁、金、动物留质及钛合金等，我国曾用过玳瑁甲制作框架。近用眼镜架，18世纪英法各国盛行长柄式眼镜。
在20世纪，镜片与镜架随着材料学的发展不断更新。
硬质透明塑料出现之后，年首先用路塞特（Lucite）或己丁烯树脂（Plexiglas）作素材制出塑胶眼镜，美国匹兹堡（Pittsburgh）玻璃公司经过不懈的研究探索，终于推出了品质与性能良好的CR-39树脂镜片，具有重量轻、强度高不易破碎等优点，同时又可根据佩戴者肤色、年龄及爱好着出绚丽多彩的各种颜色，因此颇受人们的青睐。
年美国GE（通用电气）公司率先发展了PC（聚碳酸酯）塑料，并称之为Lexan。德国Bayer（拜尔）公司紧随其后发展了他们的PC塑料，Makrolen。
70年代后，国外又研制出一种多碳酸盐新型树脂镜片（Polycarbonate）又称PC镜片，性能远较上述各种镜片优越，被称为“热塑金属”。
这种塑料在70年代开始用于制造眼镜。眼镜架则演变成现今的金属、注塑镜架和醋酸纤维板材铣型架三大系列。
（如需详细了解，请滑动）
——————
图
PC片又名“太空片”、“宇宙片”，化学名为聚碳酸酯，是热塑性材料。
1.1.4隐形眼镜的发明
当今，处于信息科学时代的眼镜制造业飞速发展，在原有的基础上进一步发展为现在的玻璃镜片，塑胶镜片及隐形眼镜三大系列。其功能也从原来的单一功能向多功能发展，双光、多焦点(渐进式)、防紫外线、红外线以及挡微波等功能性镜片越来越是精湛美观，其中变色眼镜一时曾受到人们的青睐。
相对而言，隐形眼镜的历史则略短一些。
在年，意大利科学家伦纳德·达·芬奇，用一个半球形的大玻璃罐，装满水，然后将面部浸入水中，透过半球形玻璃罐所形成的水透镜来观看物体，并发现在水中看物体会清楚。于是画出角膜接触镜的草图。
之后在年法国人雷内弟斯卡梯斯做了一个叫接目镜的实验。在一个两端镶有带一定度数玻璃片的圆筒中，放入普通的水，置于眼前侧，以此来观测物体。这是隐形眼镜的雏形。
——————
图
达·芬奇与雷内弟斯卡梯斯的实验，奠定了隐形眼镜的雏形。
年，德国医生缪勒（FEMüller）为他病人设计制造了一个玻璃眼罩，把切除眼睑的眼睛保护起来。制作时以特意使眼罩中心带一定的屈光度，以起到了矫正屈光的作用。
年，德国的凯波（LKoeppe）开发了前房角检查用的接触镜。
年，美国人芬伯路姆（WFeinbloom）发明了一种以玻璃作为中心光学部位，周围采用白色塑料制成的巩膜镜。
——————
图
巩膜镜示意图。大直径镜片，佩戴时不接触角膜，佩戴前需要与液体接触，适用于圆锥角膜患者。
年，捷克学者卫奇特雷（OWucgterle）与另一位眼科医生庄富斯（Dreifus）共同开发出用HEMA材料制作的软性接触镜。同时他发明了离心浇铸法来制作角膜接触镜，并获得专利。
～年，捷克斯拉夫国立高分子研究所首创以甲基丙稀酸羟乙酯(HEMA)及甲基丙稀酸丁酯(BMA)作素材制出了亲水隐形眼镜，大大提升了使用者的舒适度。
——————
图
二战时期，隐形眼镜已经得到大量使用。在当时的英国，士兵为了成为飞行员自费佩戴隐形眼镜。不过其佩戴舒适度可想而知。
1.2中国的眼镜发展史
1.2.1历史记载
有人认为，中国人在年前就发明了眼镜。尽管眼镜发明谁为先至今仍是个谜，但我国在明朝中期就出现了眼镜，却是不争的事实。明万历田艺蘅在《留青日札》卷二《叆叇》条云：“每看文章，目力昏倦，不辨细节，以此掩目，精神不散，笔画信明。中用绫绢联之，缚于脑后，人皆不识，举以问余。余曰：此叆叇也。”这时的叆叇即最初的叫法。
我国早期眼镜的图像及实物资料存世不多。中国历史博物馆藏明画《南都繁会景物图卷》中有一老者戴着眼镜。
清乾隆年间，我国已能生产眼镜，镜架为黑漆木框，装有系结的丝带，镜片由水晶磨制，至清嘉庆年，眼镜普及，张子秋在《续都门竹枝词》云：“近视人人戴眼镜，铺中深浅制分明。更饶养目轻犹巧，争买皆由属后生。”有趣的是，清代眼镜的深浅标度，是根据子丑寅卯十二地支来划分的，这在清史料笔记李光庭所著的《乡言解颐》中有记载。
（如需详细了解，请滑动）
1.2.2发展阶段
我国眼镜行业的形成和发展，大致可分为三个历史发展阶段。
（一）明清之际行业帮会的形成
在我国历史上随着个体手工业的发展，眼镜用料由天然晶石发展到使用玻璃后，眼镜的使用范围则开始向民间推广和扩大，制作技术也有新的发展。
中国姑苏（苏州）是我国眼镜的发源地，苏州生产眼镜不仅历史悠久，而且对我国的眼镜业的发展起了很大的推动作用。年，苏州孙云球经过反复多次试验，利用机械原理发明创造了镜片研磨机器—牵陀车，采用矿石砂、白泥、砖灰等作研磨剂或抛光材料，把镜片磨成凸凹透镜，以适应眼屈光的需要，最后终于掌握了“磨片”技术。
用天然水晶石磨制出镜片。同时他又掌握了“对光”（现称验光）的技术，按照人的年龄和不同的视力研制出老花、近视、远视等品种以及各种光度的镜片，并编制了一套“随目对镜”的原始验光方法．用以验目配镜。
（二）清末民初眼镜行业的顺起
自年鸦片战争以后，西方的配镜技术传人我国，为眼镜行业的崛起开辟了新的道路。清朝末年，首先是英国人约翰·高德（JohnGoddard），在上海开设了“高德洋行”，专营机磨检光眼镜。之后其他洋人接因而来。如托极司（TobiM）开设了“明晶洋行”，英籍犹太人雷茂顿开设的“雷茂顿洋行”等。
至此以后，到19门年曾经在“高德洋行”中国人筹资开设了“中国精益眼镜公司”。由于精益眼镜公司的开业，使我国眼镜行业有了新的发展。特别是在验光配镜方面有了很大的改革。
（三）新中国成立后眼镜行业的变迁和飞跃
旧中国，眼镜行业的发展虽然初具规模，并且有了行业帮会或同工业会等行业组织，但是在其生产和经销中均属私人店铺和家庭手工作坊，其产品大都是为统治阶级服务的装饰品，产量不多、价格昂贵，因而发展缓侵。
新中国成立后，在*的正确路线指引下，眼镜生产开始由家庭小作坊式的手工生产，逐步到组织起来合作生产的小企业。
02
框架眼镜材料研究
框架眼镜主要由眼镜片和眼镜架构成，它们分别有数种制造材料。
——————
图
镜片折射率示意图及阿贝数演示。
2.1眼镜片
眼镜片是用来矫正屈光不正、保护眼睛的光学透镜。其屈光与成像理论遵循几何光学的定理和定律。
现代眼镜片是一组复杂的光学系统，它是拥有各种特性的多种材料与膜层的组合体。以镜片开始由内到外分别是镜片的片基，染料，抗冲击膜，耐磨损膜，减反膜及顶膜。
2.1.1眼镜片材料的发展简史
（如需详细了解，请滑动）
13世纪，生产出折射率为1.50的眼用玻璃镜片。
18世纪，生产出冕牌玻璃镜片。
19世纪下半叶，燧石玻璃镜片诞生，折射率为1.70，但色散明显。
20世纪60年代，折射率为1.50的CR39树脂镜片与光致变色玻璃开始应用。
20世纪80年代，聚碳酸酯（PC）材料应用于镜片，折射率为1.60的玻璃镜片与树脂镜片出现，折射率为1.50光致变色树脂镜片开始得到应用。20世纪90年代，高折射率的树脂材料与新一代树脂变色材料问世，折射率为1.90的玻璃材料出现，改进后的材料面市。
在20世纪下半叶，眼镜片领域的主要代表性的成果有：树脂材料的问世，变色材料的出现与推广，渐进多焦点镜片与隐形眼镜的广泛应用。
2.1.2眼镜片材料的性能要求
在诸多的性能中，我们更