加热金纳米膜可以防止眼镜起雾

瑞士的研究人员开发出一种透明的防雾涂层，可以用于眼镜和其他镜片，它可以选择性地吸收阳光中的红外波长。这种材料可以加热表面以防止凝结，易于扩展和耐用，可以解决困扰当前防雾技术的许多问题。

当温暖潮湿的空气遇到相对寒冷的表面，导致水蒸气凝结时，就会发生起雾。大多数商业防雾涂料的工作原理是使表面超亲水，使液滴扩散成薄膜。不幸的是，这种涂层也会吸引污染物。另一种方法是使表面超疏水，以防止液滴粘附，但这需要创建一个纳米图案的表面。“在玻璃上找到一种耐用、可扩展的超疏水涂层真的很难，”他说伊万Hachler苏黎世联邦理工学院。

Hächler和苏黎世联邦理工学院的同事们现在采取了一种完全不同的方法，将阳光中的能量以热量的形式消散，提高表面温度，防止冷凝。Hächler解释说，研究人员过去曾研究过这种光热表面，但“它们要么非常暗，因为它们吸收了大部分可见太阳光谱，要么是近红外(占太阳能的50%)，那么它们的波段相当窄。”

在新的研究中，他们通过热蒸发(一种标准的商业技术)在两层氧化钛之间沉积了一层5-6nm的金层。金原子自然地聚集成随机的岛。金本身是特定可见频率的强等离子体吸收剂，但小于5nm厚度的薄膜吸收并不足以降低可见透明度。然而，如果正确选择了黄金的厚度，在近红外区域，岛屿之间会出现非局域等离子体共振。

使该技术具有可扩展性的相同特性也使其具有广谱吸收。“你有各种大小的粒子的组合，这样你总能找到一个与你的波长匹配的大小，”解释说加布里埃尔Schnoering．“这是一种纳米结构材料，但由于我们正在寻找的统计特性，我们可以使用正常的沉积方法来制造它。“结果是这种材料在阳光下加热约8°C，红外吸收峰值约40%，同时保持高度透明。”“即使在非常低的阳光强度下，它仍然是有效的，”Hächler说。“最轻微的温度升高对雾形成的可能性有非常大的影响。”

研究人员在各种实际应用中测试了这种材料，比如ffp2面具佩戴者的眼镜镜片和贴在窗户上的聚酯片，发现其性能远远优于对照情况。他们已经提交了专利申请。

“这真是一个有趣、聪明的想法，”他说陈刚麻省理工学院。“人们已经在其他场景中使用了光热涂层，例如在防结冰应用中。他们已经看到这个想法可以用于，比如说，玻璃，为此你必须让薄膜在可见光谱范围内清晰——这是新的。他认为这种方法应该易于扩展，不过他也预见到一个局限性。“你需要红外光的存在——那么如果你从外面到里面，比如在黑暗中，红外光的效果会如何呢?””

“很少有人尝试在保持可见光谱透明度的同时显示出这样的近红外吸收。Ximin他加州大学洛杉矶分校教授志远他北京理工大学教授。“这种涂层解决了目前透明表面防雾策略中存在的在高湿环境下不稳定的问题，具有重要的现实意义。”