南大研發新型防霧塗層,可抗菌和「自清潔」

2022/04/02   •   2518閱
新加坡南洋理工大學科研團隊成功研發出一種持久防霧塗層,用於塑料表面,其獨特之處在於「自清潔」功能,無需頻繁塗抹。這項創新克服了現有防霧噴霧和濕巾的臨時性、易污染等局限性,被廣泛應用於眼鏡、太陽能電池板等領域。該塗層採用兩層二氧化矽-二氧化鈦薄膜,通過等離子體處理和雷射沉積技術,具備出色的耐久性和抗污染能力,有望大幅降低成本和資源浪費。

疫情期間戴口罩又戴眼鏡時,鏡片易因呼氣而起霧影響視線,令戴眼鏡者感到不便。近日,新加坡南洋理工大學的科研團隊根據此痛點,開發出一種長效防霧塗層,用於塑料表面,可"自我清潔",還能省去反覆塗抹的麻煩。

科研團隊

這項發明的研究團隊包括NTU材料科學與工程學院教授CHEN ZHONG,博士生SUN YE和國家教育學院自然科學與科學教育學術小組負責人RAJDEEP SINGH RAWAT教授。

通過兩步法應用薄的雙層二氧化矽 - 二氧化鈦薄膜的耐用塗層。

首先,用氧等離子體處理塑料表面,這是清潔表面以提高附著力的常見工業方法。然後使用脈衝雷射沉積將薄的雙層薄膜沉積在塑料表面上 - 其中雷射束聚焦以蒸發來自預期塗層目標的材料,以達到所需的薄膜厚度水平。

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來源:NTU官網

臨時防霧塗料的局限性

防霧噴霧劑和濕巾是眼鏡或眼鏡佩戴者中的熱門產品,自疫情因為戴口罩成為常態。

防霧塗層也用於太陽能電池板,擋風玻璃和在潮濕環境中使用的顯示器或透鏡。

然而,目前市場上的解決方案,如防霧噴霧和濕巾是暫時的,因為它們不能承受洗滌,必須定期重新更換或補充。此外,它們容易被污垢或細菌污染表面,這意味著需要更換或維護。

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來源:NTU官網

由於新設計的塗層具有持久的防霧和"自清潔"能力,NTU研究團隊認為他們的創新提供了一種有吸引力的長期解決方案,可以克服塑料霧化的問題,這些問題也可能降低成本和浪費。

科研原理

科研團隊首先用氧等離子體處理鏡片(或其他塑料表面)。這樣做既是為了清潔它,也是為了提高隨後將沉積在上面薄膜的附著力。

該透明薄膜由兩層組成,一層由二氧化矽組成,另一層由二氧化鈦組成。研究人員使用雷射在真空室內蒸發兩層薄膜,隨著蒸發的二氧化矽和二氧化鈦向上上升,薄膜就被精細地沉積在位於腔室頂部的鏡片上。

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來源:NTU官網

與其他防霧塗層的情況一樣,這種塗層的工作原理是使微小的水滴(沉澱在鏡片上)擴散成一層容易看穿的均勻薄膜。

研究測試表明,當用粗棉布墊摩擦時(標準的耐磨測試技術),薄膜可以抵抗磨損,而且當將玻璃紙膠帶粘貼到薄膜上然後剝離時,它仍然與鏡片粘合。

陽光照射下的塗覆「自清潔」

此外,當處理過的鏡片暴露在陽光(或其他紫外線光源)下時,二氧化鈦會被觸發以分解有機污染物,例如污垢顆粒和細菌。

研究作者Sun Ye說:「研究的結果證明了我們塗層的多功能性。它具有抗反射、防霧和自清潔功能。此外,製造方法快速且易於實施,具有出色的耐用性,這使得我們的創新在其他防霧方案中獨樹一幟。」

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來源:NTU官網

信息來源:

1. "Novel coating developed prevents fogging on plastic surfaces and 『self-cleans』" NTU Media Release

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