圖片來源：黎世聯(lián)邦理學(xué)院戴上口之后最大的擾之一就是冬天眼鏡會霧。無論是走到室外，是剛進(jìn)入室，眼前都頓一片朦朧。此，蘇黎世邦理工學(xué)院科學(xué)家想出一種新方法 —— 在一定的光刺激下鏡片自發(fā)加，而無需擦它們，以免些化學(xué)品破原本的鏡片膜。自從戴口罩，走在上就多了一動作：用手壓口罩上鼻兩側(cè)的金屬。尤其是在天，因為自呼出的熱氣順著口罩與的縫隙爬到鏡里面，在面上如漲潮般留下一層滴，即產(chǎn)生氣；幸運的，霧氣很快退潮”便會去。但如果不得不從外走進(jìn)地鐵站你會發(fā)現(xiàn)眼的外面也被蓋了一層霧眼鏡起霧其是由于眼鏡周圍空氣存溫差，而使蒸氣冷凝為的過程。值一提的是，片上原本還幾層額外的，以減少反、防水防油藍(lán)光等，它往往屬于疏材料，使水難粘濕鏡面從而形成水。這些小水會使入射光四面八方散而導(dǎo)致人看清。這時，果被動地等眼鏡上的水蒸發(fā)以消散氣，你也許頂著這樣一朦朧的眼鏡續(xù)往前走幾鐘。但除此外，你還能些什么？迪斯?普利卡斯（Dimos Poulikakos）是蘇黎世邦理工學(xué)院力學(xué)系的主，也是該校興技術(shù)熱力實驗室的創(chuàng)人，主要從界面和熱力相關(guān)的研究普利卡科斯同事對眼鏡霧這件事非感興趣，從約 6 年前就開始思考何開發(fā)一種的眼鏡涂層他們期望這涂層既能快除霧或防止霧，又能與有技術(shù)相匹來實現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)。最近，利卡科斯的隊在《自然納米技術(shù)》Nature Nanotechnology）雜志上發(fā)表了他的最新成果讓眼鏡自己熱？這項新術(shù)的特殊之在于，它模了車后窗的霜器。有車人應(yīng)該知道后窗玻璃上一條條橫線實是電熱絲目的是通電熱來加快蒸，以達(dá)到除 / 霧的效果。不過，比于人為主地提供能量如電能），利卡科斯和事想到，可可以在日常境中（有一的光照），能讓鏡片的分區(qū)域自行熱以減小溫，從而防止氣的產(chǎn)生或快除霧的速？圖片來源pixabay“人們通常會用深色表來吸收光，將其轉(zhuǎn)變?yōu)?量?！逼绽?科斯團(tuán)隊的位博士生埃斯特雷克斯米特里迪斯Efstratios Mitridis）說道。但我們知道眼必須得足夠亮，所以他需要設(shè)計特的透明涂層使其既具備夠高的透光，也能實現(xiàn)似于深色表的效果：吸足夠多的紅線來提高物溫度?？茖W(xué)已經(jīng)知道，于金屬納米粒（可以看一種特殊的離子體）而，當(dāng)金屬表自由電子的蕩頻率與入光的頻率相時就會產(chǎn)生振，因此會相應(yīng)波長的產(chǎn)生很強的部吸收作用同時讓其他長的光透過其共振頻率往出現(xiàn)在可光波段內(nèi)。今，在人為造的一些光超材料中，學(xué)家往往會特定形式的米粒子嵌在同的表面上并通過堆疊成一類多層構(gòu)。他們可調(diào)整納米粒的大小、位和方向，或改變每一層米粒子的厚，以調(diào)控光納米粒子之的相互作用從而讓材料現(xiàn)出不同的學(xué)性能。例，使等離子共振頻率拓到近紅外波。這也是普卡科斯的團(tuán)最終選擇的種策略。這研究團(tuán)隊的路：制備一超材料涂層盡可能多的見光透過，時盡可能吸更多的近紅光。沿著這思路，他們 2019 年第一次報了他們所制的涂層，它一層二氧化與一層金納顆粒交替重堆疊而成。我們的涂層吸收太陽光的紅外線以一部分可見，”這項研的第一作者里斯托弗?克（Christopher Walker）說，“吸收的光會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?”這可以使片的溫度提 3~4℃，從而縮小導(dǎo)眼鏡起霧的差。這項研發(fā)表在 Nano Letters 雜志上。但是這一版本的層的可見光過率僅有約 36%，吸收率則達(dá)到了 30%~40%（以可見光為例，可光的透過率 + 吸收率 + 反射率 = 1）。這很有可能會響鏡片的透率，以及最的清晰度和真度。因此在接下來的 3 年里，普利卡科斯和事一直在試優(yōu)化材料結(jié)，以尋找光效果更好的鏡涂層。而質(zhì)的突變會現(xiàn)在哪里？過了 3 年……逾滲閾（percolation threshold）以及逾滲現(xiàn)象常會用在導(dǎo)復(fù)合材料中這種材料有個非常重要特征：它們導(dǎo)電率會隨電粒子體積數(shù)的增加呈線性遞增，且在某一個界值突然增，變化幅度達(dá) 10 個數(shù)量級以上然后呈非線遞減。根據(jù)生逾滲現(xiàn)象原因，我們許可以推測隨著納米金度的增加，這些納米金成某種連續(xù)絡(luò)時，材料光學(xué)性質(zhì)就然迅速增加。這支研究隊就是這么和做的。他想要利用這逾滲概念，到眼鏡涂層光學(xué)性能閾。相比于 2019 年用過的金納米粒，他們這選擇用一種統(tǒng)的熱蒸發(fā)藝，制備納金的薄膜。照他們的說，當(dāng)金沉積基板上時會形成島，但些島尺寸較且彼此獨立難以發(fā)生集共振；隨著多的金沉積這些島之間會實現(xiàn)電氣接，成為一更大的、相連接的網(wǎng)絡(luò)實際上，這納米金的薄被夾在兩層氧化鈦之間當(dāng)納米金薄的厚度為 4.75 納米時，這種結(jié)的材料擁有大的近紅外吸收率 —— 約 36.9%，同時具備較高的可光透光率（67.1%），并且?guī)缀醪?收可見光 —— 舉例來說，近紅外光收率 = 吸收的近紅外 / 吸收的入射光。更要的是，這新涂層甚至以在 1 個太陽光的輻（經(jīng)過計算物理學(xué)家已證實，地球太陽光輻射功率密度約 1000 瓦特 / 平方米，因此其簡稱為 1 個太陽光輻射）下使眼升溫 8.3℃；即使是 0.6 個太陽光輻射也能升溫 5.4℃。其中的一個鏡片有他們新開的超材料，一個未作處。結(jié)果顯示超材料涂層到了防止鏡起霧的作用而未作處理則完全起霧圖片來源：論文當(dāng)然，際應(yīng)用時可會遇到陽光射非常弱的況，那時這涂層還能發(fā)加熱的作用？還好眼鏡兩個鏡片，以很容易實對照試驗：中的一個鏡涂有他們新發(fā)的超材料另一個未作理。首先，利卡科斯的隊將這副眼放置在室外并暴露在陽（強度為 0.2~0.3 個太陽光輻射）下 5 分鐘。然后戴著口罩的究人員戴上副眼鏡并呼。很顯然，作處理的鏡完全起霧，涂有超材料層的鏡片，使在這種非想條件下也保持完整的見度。研究員將涂有這涂層的材料到了瑞士山，以進(jìn)行測。圖片來源原論文普利科斯和同事至將涂有這涂層的聚酯 / 二氧化硅晶片帶到瑞士山上，證實它在惡戶外條件下防霧 / 除霧能力。走市場他們對提交了專利請并期望能走向市場。一想到涂層的金，你可就對它望而步了。但科家已經(jīng)提前你算了一筆，發(fā)現(xiàn)沒有么貴：“由納米金薄膜厚度不到 5 納米，所以整體涂層只要很少的金具體來說，平方米的涂含有 100 毫克的金，這意味著一眼鏡需要大 0.3 毫克的金，換為美元就是 0.017（相當(dāng)于 11.5 分人民幣）?！边@新研究的第作者伊萬?希勒（Iwan Haechler）說道。當(dāng)然，體涂層以及他價格未包在內(nèi)。說起品，目前市上的主打產(chǎn)防霧濕巾是過擦拭，在片上留下一膜來防止起。它們無非含親水性或水性材料，擦拭過程中能會破壞原的鏡片鍍膜至于原理，們主要是通調(diào)整表面潤性來改變水與鏡片表面間的接觸角與普利卡科團(tuán)隊的策略全不同。例，超親水材可以使水滴展開來形成膜，以便讓透過去。因，肉眼看上鏡片似乎是明的，但實上并沒有阻水蒸氣的冷。不過，親表面的表面較高，因此容易吸附污、灰塵、油等雜質(zhì)，僅一點雜質(zhì)就削弱超親水面的性能。說起超疏水面，我們可想象一下荷上的露珠 —— 超疏水表面就是在模荷葉的結(jié)構(gòu)從而使水滴粘濕表面并開。但制備此完美的仿結(jié)構(gòu)是一件具挑戰(zhàn)性的情。因此表簇集的水滴不都會如你愿地及時滑來，它們很可能會不斷侵占”表面從而使其最失去功能。于普利卡科他們新開發(fā)基于納米金鏡片涂層，們也毋庸置會發(fā)揮防霧 / 除霧的作用，但能否足長久使用需求，以及勝目前的產(chǎn)還有待檢驗適當(dāng)憋氣也個好技能原文：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/本文來自微信公號：環(huán)球科 （ID：huanqiukexue）撰文：王怡，審校：栗