For nylig har Weiping Wus team i Institut for High Power Laser Element Technology and Engineering ved Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) i samarbejde med Fudan University gjort fremskridt inden for antifoulingbehandling af overfladen af ultratynde nano-optiske elementer. Holdet foreslog en ny type "væskelignende" ultraglat film med antifouling-effekt ved in situ at pode et fleksibelt flaskebørsteformet organosilicium-polymermonolag på overfladen af et optisk substrat. Den transparente ultraglatte antibegroningsfilm har ikke noget signifikant fald i transmittansen i det synlige område og kun et 3% fald i transmittansen i det infrarøde område, hvilket gør den til en sjælden højtransmittansløsning til hydrofobe overflader over hele spektret. De relaterede forskningsresultater blev offentliggjort i Journal of Materials Chemistry A under titlen A fluffy all-siloxane bottlebrush architecture for væskelignende glatte overflader. Materialekemi A.
Optiske komponenter (optiske linser, vinduer, fotovoltaiske paneler osv.) bruges i optisk instrumentering, mikroelektronik, rumfart, energi og biomedicinsk udstyr. Optiske komponenter er meget modtagelige for ekstern forurening i det faktiske servicemiljø, hvilket reducerer den optiske transmission af vinduer og påvirker optisk signalfølsomhed, billedkvalitet og pålidelighed. Gennem dannelsen af miljøforurenende stoffer og har fremragende holdbarhed af det beskyttende lag, kan overfladen af de optiske komponenter til beskyttende behandling gøre overfladen af de optiske komponenter langsigtet modstandsdygtighed over for ekstern forurening. Forskellige optiske vinduer kræver imidlertid høj transmittans i forskellige bølgelængdebånd. Derfor er det nødvendigt at sikre, at den optiske ydeevne af selve det optiske element ikke går tabt, mens det overfladebeskyttende lag opnår den beskyttende effekt.
Dette værk designer en ny væskelignende superglat film. En fleksibel flaske-børste molekylær struktur med "silikone-rygrad og sidekæder" blev gradvist konstrueret på overfladen af substratet ved en simpel to-trins proces, dvs. in-situ hydrolytisk polykondensation på overfladen af substratet og den efterfølgende silicahydrogenering reaktion. I modsætning til konventionelle specielle befugtelige overflader (superhydrofobe, superoleofobe osv.), kræver de ultraglatte film ikke klargøring af overflade mikro-nano-strukturer og har en tykkelse på mindre end 5 nm, så de har næsten ingen effekt på optiske egenskaber af selve substratet. Derudover har de væskelignende superglatte film fremragende dynamiske glideegenskaber, såsom meget lav kontaktvinkelhysterese af væsken på overfladen, højere molekylær podningsoverfladetæthed, kontaktvinkelhysterese så lav som 9,4 grader og ultrahøj bredspektret gennemsigtighed. Arbejdet verificerer overfladens effektivitet og holdbarhed i praktiske anvendelsesscenarier af optiske komponenter gennem tests af oliedråber, isdannelse, støv og slidstyrke, som er ret lovende for anvendelser.
Forskningsarbejdet er støttet af National Natural Science Foundation of China og National Key Research and Development Program of China.
▲ Fig. 1 (a) Skematisk struktur af den superslip tynde film; (b) AFM-foto; (c) Transmissionsspektre af kvartssubstrat før og efter behandling.
▲ Fig. 2 (a) Fysiske fotografier af kvartsplade efter overfladebehandling og sammenligning af antifoulings ydeevne før og efter behandling; før og efter behandling (b) glidende effekt af oliedråber (n-hexan) på overfladen og (c) sammenligning af antifouling-effekt.
