眼镜起雾是一件让人头疼不已的事情，特别是在疫情大流行的当下，时常佩戴口罩使眼镜起雾更加频繁。
通常，人们使用防雾喷雾剂和湿巾解决这种问题，但这种方法受细菌、污垢等影响，需要时常更换。因此，这并不是解决眼镜起雾问题的“长久之计”。
（来源：Pixabay）
科学家们尝试从塑料防雾涂层解决，但其仍未被大规模应用的“瓶颈”问题是涂层生产周期过长以及持久性不佳。简单来说，塑料表面和涂层二者的粘附性不够强。
为解决上述问题，新加坡南洋理工大学（Nanyang Technological University，简称 NTU）团队设计了一种全新的透明薄涂层，将它用在塑料镜片表面，不仅不会产生起雾现象，还能在阳光（紫外线）条件下进行“自清洁”。
图丨相关论文（来源：Applied Surface Science）
2021 年 12 月 22 日，相关论文以《透明的机械坚固的多功能防雾涂层》（Mechanically robust multifunctional antifogging coating on transparent）为题发表在Applied Surface Science上[1]。
该论文共同通讯作者、NTU 材料科学与工程学院陈忠教授认为，这种新型涂层的耐擦拭及“自清洁”能力是该技术的最大优势。
图丨从左至右为陈忠教授、博士生孙晔、拉杰迪普·辛格·拉瓦特（Rajdeep Singh Rawat）教授（来源：NTU）
那么，这种新型涂层是如何起到防雾效果和“自清洁”的呢？
具体来说，首先，这种新型透明涂层是双层二氧化硅/二氧化钛（SiO₂/TiO₂），它在聚碳酸酯基底上形成。该技术采用与工业清洁表面相同的方法，即室温氧等离子体处理。通过氧等离子体处理改变了聚合物表面化学性质，使其₂与抗雾涂层的附着力增强。
其次，薄膜是通过脉冲激光聚焦在涂层目标材料上蒸发沉积而成，其厚度及特性可通过参数来调控。
新型涂层还表现出超亲水性，通过光催化降解亚甲基蓝和油酸，证明了其自清洗能力。研究人员通过交叉划痕和擦拭模损实验，证明了该涂层的附着力较强和机械坚固性。
此外，该涂层还具有光催化能力，这意味着它可利用阳光（紫外线）照射和细菌、污垢等发生反应，并可有效去除残留物，达到“自我清洁”的效果。
在实验室测试中，经过 24 小时的紫外线照射，这种新型涂层可将塑料表面的污染物（细菌、污垢）进行分解，表面该涂层具有“自清洁”能力，并可持久保持。
对此，该论文第一作者、NTU 材料科学与工程学院博士生孙晔表示，新型涂层的成分 TiO₂具备光催化能力，可以在紫外线照射下将有机物进行分解。因此，只要照过阳光（紫外线）便能一直保持防雾的特性。这种实现途径与以往研究相比实现得更快、更简单。
图丨无涂层（左）与涂层在热水上方的起雾效果对比（来源：NTU）
据悉，该研究最大的难点是研究人员需要不停地调试实验参数，以达到理想的表征。该团队通过试验发现，这种新型涂层具备抗反射性，相关测试结果显示，在普通塑料镜片上的可见光透光率为 89%，与无涂层的同一镜片相比，其透光率高约 5%。
更高的可见光透光率意味着，在实际应用时，使用新型涂层的透镜表面将实现更高的清晰度，为解决透镜的起雾问题提供了新方法。
这种新型涂层的应用除了眼镜，还包括医疗、交通、能源领域等，例如医用护目镜、显示器、监视摄像头、路镜、汽车反光镜等。
该论文共同通讯作者、NTU 国家教育研究所自然科学与科学教育学术小组负责人拉杰迪普·辛格·拉瓦特（Rajdeep Singh Rawat）教授对媒体表示：“我们的创新很有希望用于各种光学元件的工业应用，例如，相机摄像头保护罩。涂层‘自清洁’的能力使其成为一个低维护和无故障的解决方案，使覆盖物可能较少地被表面的污垢所掩盖，为摄像头提供了更清晰的视野。”
图丨在塑料表面有 5µL 的水滴的光学图像，水在 100ms 范围内的扩散行为（来源：Applied Surface Science）
目前，该技术已申请新加坡的相关专利。下一步，该团队将进一步优化各项可靠性指标，并在尝试将这种新技术进行产业化落地，正与相关公司接洽合作事宜。
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参考：
1.Sun, Ye, Rajdeep Singh Rawat, and Zhong Chen. "Mechanically Robust Multifunctional Antifogging Coating on Transparent Plastic Substrates."Applied Surface Science(2021): 152307.
https://www.theengineer.co.uk/new-coating-self-cleans-and-prevents-fogging/