Противотуманные покрытия используются повсеместно: на экранах телефонов, ветровых стеклах, солнечных панелях и, конечно же, на оптических линзах. Существующие решения этой проблемы, такие как спреи и салфетки, эффективны, но только временно, поскольку их нужно регулярно наносить заново. Кроме того, они не способны долго противостоять загрязнению поверхности грязью или бактериями.

В прошлом исследователи разработали противотуманные покрытия для пластика, но их производство занимало много времени, а их прилипание к поверхности пластика было ограничено во времени. «Наша команда продемонстрировала подход, который быстро изготавливается (примерно за час) и дает долговечные результаты, что доказывает его потенциал для многих практических применений«, — сказал в своем заявлении профессор Чэнь Чжун из Школы материаловедения и инженерии Наньянского технологического университета (NTU Singapore), ведущий автор исследования. Исследователи NTU разработали новое прозрачное покрытие, которое, будучи нанесенным на поверхность (например, линзу), предотвращает запотевание и самоочищается.

Необработанный кусок пластика запотевает, когда его помещают в горячую воду (слева), а обработанный образец противостоит запотеванию (справа). Наньянский технологический университет

Покрытие состоит из двух тонких слоев, нанесенных импульсным лазером

Материал состоит из двух слоев: один из диоксида кремния, другой из диоксида титана (SiO2/TiO2). Для обеспечения устойчивости технологии используется двухэтапный протокол. Сначала исследователи обрабатывают пластиковый материал кислородной плазмой, чтобы очистить его и улучшить сцепление с покрытием. Затем пленка SiO2/TiO2 помещается на пластик с помощью метода импульсного лазерного осаждения, или «импульсной лазерной абляции».

Техника включает использование высокоэнергетического лазера для испарения покрытия в вакуумной камере. Когда материал «поднимается», он тонко осаждается на пластиковую подложку. По сравнению с аналогичными промышленными методами, этот подход позволяет лучше контролировать толщину и структуру пленки в процессе производства.

Схема принципа импульсной лазерной абляции. © Арно Ле Феврье (Университет Линчепинга), 2012 г.

Преимущества и применение

Новая технология нанесения покрытия имеет много преимуществ, помимо хорошего сцепления с пластиком. Она является антибликовой и уменьшает отражение видимого света; таким образом, светопропускание увеличивается на 89%, или примерно на 5% по сравнению с той же поверхностью без покрытия (что улучшает прозрачность).

Что касается функции защиты от запотевания, то «она была успешно измерена по скорости, с которой капли конденсированной воды [образующиеся при конденсации водяного пара] растекаются в однородную пленку, которая не блокирует обзор«, — пишут авторы. «В наших экспериментах с новым покрытием быстрое цифровое изображение показало, что капля воды растекается за 93 миллисекунды, что меньше, чем средняя продолжительность моргания человеческого глаза, которая составляет 100 миллисекунд«.

Кроме того, используемый диоксид титана обладает «фотокаталитической» способностью при воздействии солнечного света (или другого ультрафиолетового излучения). Это означает, что он может самоочищаться, расщепляя органические загрязнения, такие как частицы грязи и бактерии. Способность к самоочищению была успешно продемонстрирована в лаборатории путем фотокаталитического разрушения метиленовой сини и олеиновой кислоты.

Антибликовое, антизапотевающее и самоочищающееся, новое прочное покрытие легко изготавливается и, похоже, обладает всеми необходимыми качествами. Она также имеет широкий спектр применения, как объясняет профессор Радждип Сингх Рават, соавтор исследования: «Наша инновация обещает стать перспективной для промышленного применения различных оптических компонентов, например, на защитных кожухах камер наблюдения«.