眼镜起雾有望改善？科学家开发新型多功能涂层

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”。

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”。

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》为题发表在Applied Surface Science上。

相关论文

从左至右为陈忠教授、博士生孙晔、拉杰迪普·辛格·拉瓦特教授

该论文共同通讯作者、新加坡南洋理工大学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。

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，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，使其二氧化碳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磨损实验，证明了该涂层的附着力较强和机械坚固性。

无涂层（左）与涂层在热水上方的起雾效果对比

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、新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院博士生孙晔表示，新型涂层的成分二氧化钛具备光催化能力，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。

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。

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

该论文共同通讯作者、新加坡南洋理工大学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。”

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。