Nylig har Weiping Wus team i avdelingen for høyeffektlaserelementteknologi og -teknikk ved Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) ved Chinese Academy of Sciences (CAS), i samarbeid med Fudan University, gjort fremskritt innen bunnstoffbehandling av overflaten til ultratynne nano-optiske elementer. Teamet foreslo en ny type "væskelignende" ultra-glatt film med anti-fouling-effekt ved å pode et fleksibelt flaskebørsteformet organosilisium-polymermonolag på overflaten av et optisk substrat. Den gjennomsiktige ultraglatte bunnhindrende filmen har ingen signifikant reduksjon i transmittans i det synlige området, og bare en 3 % reduksjon i transmittans i det infrarøde området, noe som gjør den til en sjelden løsning med høy transmittans for hydrofobe overflater over hele spekteret. De relaterte forskningsresultatene ble publisert i Journal of Materials Chemistry A under tittelen En fluffy all-siloxane bottlebrush architecture for væskelignende glatte overflater. Materialkjemi A.
Optiske komponenter (optiske linser, vinduer, fotovoltaiske paneler, etc.) brukes i optisk instrumentering, mikroelektronikk, romfart, energi og biomedisinsk utstyr. Optiske komponenter er svært utsatt for ekstern forurensning i det faktiske tjenestemiljøet, noe som reduserer den optiske transmittansen til vinduer og påvirker optisk signalfølsomhet, bildekvalitet og pålitelighet. Gjennom dannelsen av miljøforurensninger og har utmerket holdbarhet av det beskyttende laget, kan overflaten av de optiske komponentene for beskyttende behandling, gjøre overflaten til de optiske komponentene langsiktig motstand mot ekstern forurensning. Imidlertid krever forskjellige optiske vinduer høy transmittans i forskjellige bølgelengdebånd. Derfor er det nødvendig å sikre at den optiske ytelsen til selve det optiske elementet ikke går tapt mens overflatebeskyttende laget oppnår den beskyttende effekten.
Dette verket designer en ny væskelignende superglatt film. En fleksibel flaske-børste molekylær struktur med "silikon ryggrad og sidekjeder" ble gradvis konstruert på overflaten av substratet ved en enkel totrinns prosess, dvs. in-situ hydrolytisk polykondensasjon på overflaten av substratet og den påfølgende silikahydrogeneringen reaksjon. I motsetning til konvensjonelle spesielle fuktbare overflater (superhydrofobe, superoleofobe, etc.), krever de ultraglatte filmene ikke klargjøring av overflatemikro-nanostrukturer og har en tykkelse på mindre enn 5 nm, slik at de nesten ikke har noen effekt på optiske egenskaper til selve underlaget. I tillegg har de væskelignende superglatte filmene utmerkede dynamiske glideegenskaper, slik som svært lav kontaktvinkelhysterese av væsken på overflaten, høyere molekylær podeoverflatetetthet, kontaktvinkelhysterese så lav som 9,4 grader og ultrahøy bredspektret åpenhet. Arbeidet verifiserer effektiviteten og holdbarheten til overflaten i praktiske bruksscenarier for optiske komponenter gjennom tester av oljedråper, ising, støv og slitestyrke, som er ganske lovende for bruksområder.
Forskningsarbeidet er støttet av National Natural Science Foundation of China og National Key Research and Development Program of China.
▲Fig. 1 (a) Skjematisk struktur av den superglide tynne filmen; (b) AFM-bilde; (c) Transmisjonsspektra for kvartssubstrat før og etter behandling.
▲Fig. 2 (a) Fysiske fotografier av kvartsplate etter overflatebehandling og sammenligning av bunnstoffytelse før og etter behandling; før og etter behandling (b) glidende effekt av oljedråper (n-heksan) på overflaten og (c) sammenligning av bunnhindrende effekt.
