圖片來源蘇黎世聯理工學院上口罩之最大的困之一就是冬天眼鏡起霧。無是剛走到外，還是進入室內眼前都頓一片朦朧對此，蘇世聯邦理學院的科家想出了種新方法 —— 在一定的光刺下讓鏡片發(fā)加熱，無需擦拭們，以免些化學品壞原本的片鍍膜。從戴上口，走在路就多了一動作：用按壓口罩鼻梁兩側金屬條。其是在冬，因為自呼出的熱會順著口與臉的縫爬到眼鏡面，在鏡上如漲潮般留下一水滴，即生霧氣；運的話，氣很快“潮”便會去。但如你不得不外面走進鐵站，你發(fā)現眼鏡外面也被蓋了一層。眼鏡起其實是由眼鏡與周空氣存在差，而使蒸氣冷凝水的過程值得一提是，鏡片原本還有層額外的，以減少射、防水油防藍光，它們往屬于疏水料，使水難粘濕鏡，從而形水滴。這小水滴會入射光向面八方散而導致人不清。這，如果被地等待眼上的水滴發(fā)以消散氣，你也要頂著這一副朦朧眼鏡繼續(xù)前走幾分。但除此外，你還做些什么迪莫斯?利卡科斯Dimos Poulikakos）是蘇黎世聯邦理學院熱力系的主任也是該校興技術熱學實驗室創(chuàng)始人，要從事界和熱力學關的研究普利卡科和同事對鏡起霧這事非常感趣，從大 6 年前就開始思如何開發(fā)種新的眼涂層。他期望這種層既能快除霧或防起霧，又與現有技相匹配來現規(guī)模生。最近，利卡科斯團隊在《然?納米術》（Nature Nanotechnology）雜志上發(fā)了他們的新成果。眼鏡自己熱？這項技術的特之處在于它模仿了后窗的除器。有車人應該知車后窗玻上的一條橫線其實電熱絲，的是通電熱來加快發(fā)，以達除霜 / 霧的效果不過，相于人為主地提供能（如電能，普利卡斯和同事到，可不以在日常境中（有定的光照，就能讓片的部分域自行加以減小溫，從而防霧氣的產或加快除的速度？片來源：pixabay“人們通常會用深表面來吸光，以將轉變?yōu)闊??！逼绽?科斯團隊一位博士埃夫斯特克斯?米里迪斯（Efstratios Mitridis）說道。但我知道眼鏡須得足夠亮，所以們需要設特殊的透涂層，使既具備足高的透光，也能實類似于深表面的效：吸收足多的紅外來提高物溫度。科家已經知，對于金納米顆粒可以看作種特殊的離子體）言，當金表面自由子的振蕩率與入射的頻率相時就會產共振，因會對相應長的光產很強的局吸收作用同時讓其波長的光過。其共頻率往往現在可見波段內。今，在人制造的一光學超材中，科學往往會將定形式的米粒子嵌不同的表上，并通堆疊形成類多層結。他們可調整納米子的大小位置和方，或者改每一層納粒子的厚，以調控與納米粒之間的相作用，從讓材料表出不同的學性能。如，使等子體共振率拓寬到紅外波段這也是普卡科斯的隊最終選的一種策。這支研團隊的思：制備一超材料涂使盡可能的可見光過，同時可能吸收多的近紅光。沿著種思路，們在 2019 年第一次報道他們所制的涂層，由一層二化鈦與一金納米顆交替重復疊而成。我們的涂會吸收太光中的紅線以及一分可見光”這項研的第一作克里斯托?沃克（Christopher Walker）說，“吸收的會被轉變熱能?！?可以使鏡的溫度提 3~4℃，從而縮導致眼鏡霧的溫差這項研究表在 Nano Letters 雜志上。但是，這版本的涂的可見光過率僅有 36%，吸收率則到了約 30%~40%（以可見光為例，見光的透率 + 吸收率 + 反射率 = 1）。這很有可能影響鏡片透光率，及最終的晰度和失度。因此在接下來 3 年里，普利卡斯和同事直在試圖化材料結，以尋找學效果更的眼鏡涂。而性質突變會出在哪里？過了 3 年……逾閾值（percolation threshold）以及逾滲象常常會在導電復材料中，種材料有個非常重的特征：們的導電會隨導電子體積分的增加呈線性遞增并且在某個臨界值然增大，化幅度可 10 個數量級以，然后呈線性遞減根據產生滲現象的因，我們許可以推，隨著納金濃度的加，當這納米金形某種連續(xù)絡時，材的光學性就突然迅增加了。支研究團就是這么和做的。們想要利這種逾滲念，找到鏡涂層的學性能閾。相比于 2019 年用過的納米顆粒他們這次擇用一種統(tǒng)的熱蒸工藝，制納米金的膜。按照們的說法當金沉積基板上時先形成島但這些島寸較小且此獨立，以發(fā)生集共振；隨更多的金積，這些之間就會現電氣連，成為一更大的、互連接的絡。實際，這層納金的薄膜夾在兩層氧化鈦之，當納米薄膜的厚為 4.75 納米時，這種結的材料擁最大的近外光吸收 —— 約 36.9%，同時具備較高的見光透光（67.1%），并且?guī)缀醪晃?可見光 —— 舉例來說，近紅光吸收率 = 吸收的近紅外光 / 吸收的入射光。重要的是這種新涂甚至可以 1 個太陽光的輻（經過計，物理學已經證實地球上太光輻射的率密度約 1000 瓦特 / 平方米，因此將其稱為 1 個太陽光射）下使鏡升溫 8.3℃；即使是在 0.6 個太陽光輻射也能升溫 5.4℃。其中的一鏡片涂有們新開發(fā)超材料，一個未作理。結果示，超材涂層起到防止鏡片霧的作用而未作處的則完全霧。圖片源：原論當然，實應用時可會遇到陽輻射非常的情況，時這種涂還能發(fā)揮熱的作用？還好眼有兩個鏡，所以很易實現對試驗：其的一個鏡涂有他們開發(fā)的超料，另一未作處理首先，普卡科斯的隊將這副鏡放置在外，并暴在陽光（度為 0.2~0.3 個太陽光輻射）下 5 分鐘。然后，戴口罩的研人員戴上副眼鏡并氣。很顯，未作處的鏡片完起霧，而有超材料層的鏡片即使在這非理想條下也能保完整的可度。研究員將涂有種涂層的料帶到了士山上，進行測試圖片來源原論文普卡科斯和事甚至將有這種涂的聚酯片 / 二氧化硅晶片帶了瑞士山，以證實在惡劣戶條件下的霧 / 除霧能力。向市場他對此提交專利申請期望能夠向市場。一想到涂中的金，可能就對望而卻步。但科學已經提前你算了一賬，發(fā)現有那么貴“由于納金薄膜的度不到 5 納米，所以整體涂只需要很的金。具來說，每方米的涂含有 100 毫克的金，這意著一副眼需要大約 0.3 毫克的金，算為美元是 0.017（相當于 11.5 分人民幣）?！?項新研究第一作者萬?海希（Iwan Haechler）說道。當，整體涂以及其他格未包含內。說起品，目前場上的主產品防霧巾是通過拭，在鏡上留下一膜來防止霧。它們非包含親性或疏水材料，但拭過程中能會破壞本的鏡片膜。至于理，它們要是通過整表面潤性來改變滴與鏡片面之間的觸角，與利卡科斯隊的策略全不同。如，超親材料可以水滴鋪展來形成水，以便讓透過去。此，肉眼上去鏡片乎是透明，但實際并沒有阻水蒸氣的凝。不過親水表面表面能較，因此很易吸附污、灰塵、滴等雜質僅僅一點質就能削超親水表的性能。說起超疏表面，我可以想象下荷葉上露珠 —— 超疏水表面就是在仿荷葉的構，從而水滴不粘表面并離。但制備此完美的生結構是件極具挑性的事情因此表面集的水滴不都會如所愿地及滑下來，們很有可會不斷“占”表面從而使其終失去功。至于普卡科斯他新開發(fā)的于納米金鏡片涂層它們也毋置疑會發(fā)防霧 / 除霧的作，但能否足長久使的需求，及完勝目的產品還待檢驗。當憋氣也個好技能論文：https://www.nature.com/articles/s41565-022-01267-1#Sec15參考鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b04481https://www.nature.com/articles/s41565-022-01269-zhttps://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.09.001https://doi.org/10.1016/0275-5408(95)00023-2https://phys.org/news/2019-03-nanotechnology-sunlight-visibility.htmlhttps://www.zmescience.com/science/news-science/new-ultrathin-gold-coating-can-make-your-glasses-defog-themselves/https://www.zmescience.com/other/feature-post/how-to-prevent-your-glasses-from-fogging-when-wearing-a-face-mask/本文來自微信公眾：環(huán)球科 （ID：huanqiukexue）撰文：王怡博審校：栗