新型纳米涂层:能防止眼镜起雾!

IntelligentThin 2019-03-06 17:17

导读


近日,瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员们开发出一种新型透明材料涂层,它可以大大地减少玻璃上的起雾现象。


背景


日常生活中,当我们佩戴眼镜,或是使用相机,或是驾驶汽车时,都会经常碰到一个同样的问题:当从干冷的环境走到温暖潮湿的环境中时,我们的眼镜镜片、相机镜头或者汽车挡风玻璃都会迅速地起雾,致使我们无法看清楚东西。


(图片来源:ETH Zurich


创新


近日,瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员们开发出一种新型透明材料涂层,它可以大大地减少这种起雾的现象。这种耐用涂层的厚度仅为几纳米,由嵌入到非导电的氧化钛中的金纳米颗粒组成。


在ETH实验室,向涂有纳米颗粒的透明玻璃中心照射一束光,将防止照射到的区域起雾。(图片来源:ETH Zurich/Christopher Walker)


技术


ETH 教授 Dimos Poulikakos 课题组的博士生、这项研究的领导作者 Christopher Walker 表示:“我们的涂层吸收太阳光的红外部分,以及一小部分的可见光,并将光线转化为热量。”这样可以加热表面3到4摄氏度,这样的温度差异可以防止起雾。


加热同样也可以解决汽车玻璃的起雾问题。车内加热系统的热空气可以加热前挡风玻璃,而后面的窗户安装有电加热的元件。但是,与这些方法不同的是,ETH研究人员们开发的新型涂料无源地工作。因为唯一需要的能源就是太阳,所以他们的涂料特别适合可穿戴的物件,例如眼镜和护目镜。


Poulikakos 课题组的另外一个博士生 Efstratios Mitridis 解释了这种新型表面涂层如此特别的原因:“通常来说,黑暗的表面会吸收光线并将它转化为热量,但是我们创造的透明表面却有着同样的效果。”


当温度突然下降或者湿度突然升高时,物体表面上就会发生冷凝现象,形成微小的水滴,将入射光向着不同方向散射,几乎和大气中的雾一样。作为一种采用热量防止起雾的替代方案,易受影响的表面被涂上亲水剂。因为吸水,这些成分保证了凝结的水珠在表面上形成更薄的液体薄膜,而不是独立的水滴。玻璃所用的防雾喷剂通常就是基于这个原理。


价值


现在,测试表明,当暴露于太阳光中时,涂有金纳米颗粒和氧化钛的起雾表面比具有普通防雾剂的表面,变清晰的速度要快四倍。Walker 表示:“防雾剂通常会在一段时间后失效,因为防雾薄膜会变干或者分布不均匀。像我们使用的这种耐用涂层,比你几乎每天都在用的防雾剂更持久耐用。”


(图片来源:ETH Zurich


ETH 科学家们正计划寻找工业合作伙伴,将他们的新方法推向市场。Walker 表示:“我们正在打算改善这种已经很健壮的涂层,使它可以维持几年,我们想要将这项技术从实验室规模推向工业规模。”他们的涂层具有巨大的应用潜力,包括汽车挡风玻璃、后视镜滑雪眼镜和潜水镜。


(图片来源:ETH Zurich


关键字


玻璃涂层纳米


参考资料


【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




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