新型納米塗層：能防止眼鏡起霧！

導讀

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員們開發出一種新型透明材料塗層，它可以大大地減少玻璃上的起霧現象。

背景

日常生活中，當我們佩戴眼鏡，或是使用相機，或是駕駛汽車時，都會經常碰到一個同樣的問題：當從乾冷的環境走到溫暖潮濕的環境中時，我們的眼鏡鏡片、相機鏡頭或者汽車擋風玻璃都會迅速地起霧，致使我們無法看清楚東西。

（圖片來源：ETH Zurich）

創新

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的研究人員們開發出一種新型透明材料塗層，它可以大大地減少這種起霧的現象。這種耐用塗層的厚度僅為幾納米，由嵌入到非導電的氧化鈦中的金納米顆粒組成。

下圖所示：在ETH實驗室，向塗有納米顆粒的透明玻璃中心照射一束光，將防止照射到的區域起霧。

（圖片來源：ETH Zurich/Christopher Walker）

技術

ETH 教授 Dimos Poulikakos 課題組的博士生、這項研究的領導作者 Christopher Walker 表示：「我們的塗層吸收太陽光的紅外部分，以及一小部分的可見光，並將光線轉化為熱量。」這樣可以加熱表面3到4攝氏度，這樣的溫度差異可以防止起霧。

加熱同樣也可以解決汽車玻璃的起霧問題。車內加熱系統的熱空氣可以加熱前擋風玻璃，而後面的窗戶安裝有電加熱的元件。但是，與這些方法不同的是，ETH研究人員們開發的新型塗料無源地工作。因為唯一需要的能源就是太陽，所以他們的塗料特別適合可穿戴的物件，例如眼鏡和護目鏡。

Poulikakos 課題組的另外一個博士生 Efstratios Mitridis 解釋了這種新型表面塗層如此特別的原因：「通常來說，黑暗的表面會吸收光線並將它轉化為熱量，但是我們創造的透明表面卻有著同樣的效果。」

當溫度突然下降或者濕度突然升高時，物體表面上就會發生冷凝現象，形成微小的水滴，將入射光向著不同方向散射，幾乎和大氣中的霧一樣。作為一種採用熱量防止起霧的替代方案，易受影響的表面被塗上親水劑。因為吸水，這些成分保證了凝結的水珠在表面上形成更薄的液體薄膜，而不是獨立的水滴。玻璃所用的防霧噴劑通常就是基於這個原理。

價值

現在，測試表明，當暴露於太陽光中時，塗有金納米顆粒和氧化鈦的起霧表面比具有普通防霧劑的表面，變清晰的速度要快四倍。Walker 表示：「防霧劑通常會在一段時間後失效，因為防霧薄膜會變干或者分布不均勻。像我們使用的這種耐用塗層，比你幾乎每天都在用的防霧劑更持久耐用。」

（圖片來源：ETH Zurich）

ETH 科學家們正計劃尋找工業合作夥伴，將他們的新方法推向市場。Walker 表示：「我們正在打算改善這種已經很健壯的塗層，使它可以維持幾年，我們想要將這項技術從實驗室規模推向工業規模。」他們的塗層具有巨大的應用潛力，包括汽車擋風玻璃、後視鏡、滑雪眼鏡和潛水鏡。

（圖片來源：ETH Zurich）

關鍵字

玻璃、塗層、納米

參考資料

【1】https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2019/03/nanotechnology-and-sunlight-clear-the-way-for-better-visibility.html

【2】Christopher Walker, Efstratios Mitridis, Thomas Kreiner, Hadi Eghlidi, Thomas M. Schutzius, Dimos Poulikakos. Transparent Metasurfaces Counteracting Fogging by Harnessing Sunlight. Nano Letters, 2019; DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04481

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！