 Глаз мотылька и листья лотоса послужили вдохновением для создания антибликового водоотталкивающего стеклянного покрытия, которое имеет значительный потенциал для применения в солнечных панелях, линзах, детекторах, окнах, систем вооружения и многих других продуктах.
Открытие учеными кафедры энергетики Oak Ridge основано на механическом прочном наноструктурированном слое пористой стеклянной пленки. Покрытие может быть настроено, чтобы быть сверхводонепроницаемым, туманостойким и антибликовым.
«Листья лотоса отталкивают воду и самоочищаются во время дождя. Глаза мотылька являются просветляющими потому, что они имеют естественно покрытые конические наноструктуры, где показатель преломления постепенно увеличивается по мере того, как свет достигает роговицы мотылька», сказал Толга Айтуг, ведущий автор статьи. «В совокупности эти функции обеспечивают действительно радикальную способность, позволяющую разработать покрытия для конкретных свойств и характеристик».
Чтобы быть супергидрофобной, поверхность должна достичь угла контакта с каплей воды, превышающего 150 градусов. Покрытие ORNL имеет угол контакта между 155 и 165 градусов, так что вода буквально отскакивает от него, унося пыль и грязь. Это свойство в сочетании с подавлением отражения света от поверхности стекла имеет решающее значение для повышения производительности в многочисленных оптических приложениях, по словам Айтуга.
Основной материал, специальный тип стеклянного покрытия, также является очень прочным, что отличает его от конкурирующих технологий, в соответствии с Айтугом, который описал процесс.
«Мы разработали метод, который начинается с нанесения тонкого слоя материала стекла на стеклянную поверхность с последующей термической обработкой и выборочного удаления материала путем травления», сказал он. «Это создает поверхность, состоящую из пористой трехмерной сети высокого содержания кварцевого стекла, которое напоминает микроскопические кораллы».
Тот факт, что покрытие может быть изготовлено с помощью стандартных методов промышленности, позволяет легко и недорого масштабировать его и применять к широкому спектру стеклянных платформ.
«Уникальный трехмерный взаимосвязанный нанопористый характер наших покрытий значительно подавляет отражение света от зеркальных поверхностей, обеспечивая повышенную передачу в широком диапазоне длин волн и углов», сказал Айтуг.
В солнечных панелях подавление отраженного света преобразуется в относительное увеличение эффективности преобразования света в электричество и увеличения мощности элементов на 3-6 процентов. В сочетании с сверхводостойкой способностью самоочищения, это также может существенно снизить эксплуатационные расходы на содержание солнечных панелей. Кроме того, покрытие обладает высокой эффективностью при блокировании ультрафиолетового света.
Другими потенциальными областями применения являются очки, перископы, оптические приборы, фотоприемники и датчики. Кроме того, новое свойство может быть эффективным в предотвращении накопления льда и снега на оптических элементах и может препятствовать обрастанию в морских условиях.
Айтуг подчеркнул, что ударопрочность является завершающим штрихом нового покрытия.
«Это качество отличает его от традиционных полимерных и порошковых аналогов, которые, как правило, являются механически хрупкими», сказал Айтуг. «Мы показали, что наши наноструктурные стеклянные покрытия обладают высокой механической устойчивостью к истиранию, и термически стабильны до температур, приближающихся к 500 градусов по Цельсию».
|
