Nyligen har Weiping Wus team vid avdelningen för högeffektlaserelementteknik och -teknik vid Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), i samarbete med Fudan University, gjort framsteg inom antifoulingbehandling av ytan av ultratunna nanooptiska element. Teamet föreslog en ny typ av "vätskeliknande" ultraslät film med antifouling-effekt genom att in situ ympa ett flexibelt flaskborsteformat organokiselpolymermonoskikt på ytan av ett optiskt substrat. Den transparenta ultrasläta antifouling-filmen har ingen signifikant minskning av transmittans i det synliga området, och endast en 3% minskning av transmittans i det infraröda området, vilket gör den till en sällsynt högtransmittanslösning för hydrofoba ytor över hela spektrumet. De relaterade forskningsresultaten publicerades i Journal of Materials Chemistry A under titeln A fluffy all-siloxane bottlebrush architecture for vätskeliknande hala ytor. Materialkemi A.
Optiska komponenter (optiska linser, fönster, solcellspaneler, etc.) används i optisk instrumentering, mikroelektronik, flyg, energi och biomedicinska apparater. Optiska komponenter är mycket känsliga för extern kontaminering i den faktiska servicemiljön, vilket minskar den optiska överföringen av fönster och påverkar den optiska signalens känslighet, bildkvalitet och tillförlitlighet. Genom bildandet av miljöföroreningar och har utmärkt hållbarhet av skyddsskiktet, kan ytan av de optiska komponenterna för skyddande behandling, göra ytan av de optiska komponenterna långvarig motståndskraft mot extern förorening. Olika optiska fönster kräver emellertid hög transmittans i olika våglängdsband. Därför är det nödvändigt att säkerställa att den optiska prestandan hos det optiska elementet i sig inte går förlorad medan ytskyddsskiktet uppnår den skyddande effekten.
Detta arbete designar en ny vätskeliknande superlen film. En flexibel flaskborstemolekylstruktur med "silikonryggrad och sidokedjor" konstruerades gradvis på ytan av substratet genom en enkel tvåstegsprocess, dvs in situ hydrolytisk polykondensation på ytan av substratet och den efterföljande kiseldioxidhydreringen reaktion. Till skillnad från konventionella speciella vätbara ytor (superhydrofoba, superoleofoba, etc.), kräver de ultrasläta filmerna inte preparering av ytmikronanostrukturer och har en tjocklek på mindre än 5 nm, så att de nästan inte har någon effekt på optiska egenskaper hos själva substratet. Dessutom har de vätskeliknande superslicka filmerna utmärkta dynamiska glidegenskaper, såsom mycket låg kontaktvinkelhysteres av vätskan på ytan, högre molekylär ympytdensitet, kontaktvinkelhysteres så låg som 9,4 grader och ultrahög brett spektrum av transparens. Arbetet verifierar ytans effektivitet och hållbarhet i praktiska applikationsscenarier av optiska komponenter genom tester av oljedroppar, isbildning, damm och nötningsbeständighet, som är ganska lovande för applikationer.
Forskningsarbetet stöds av National Natural Science Foundation of China och National Key Research and Development Program of China.
▲Fig. 1 (a) Schematisk struktur av den superslip tunna filmen; (b) AFM-foto; (c) Transmissionsspektra för kvartssubstrat före och efter behandling.
▲Fig. 2 (a) Fysiska fotografier av kvartsplåt efter ytbehandling och jämförelse av antifoulingsprestanda före och efter behandling; före och efter behandling (b) glidande effekt av oljedroppar (n-hexan) på ytan och (c) jämförelse av antifouling effekt.
