Глаз мотылька и лист лотоса вдохновили ученых на создание антибликового водоотталкивающего или супергидрофобного стеклянного покрытия, которое обладает значительным потенциалом для производства солнечных панелей, линз, детекторов, окон, систем вооружения и многих других продуктов.

Открытие ученых кафедры Оук-Ридж энергетики Национальной лаборатории, подробно описанное в статье, опубликованной в журнале «Journal of Materials Chemistry C», основано на механической прочности наноструктурного слоя пористого стекла. Свойства пленочного покрытия могут быть супергидрофобными, туманостойкими и антибликовыми.

– В то время как листья лотоса способны отталкивать воду и самоочищаться, когда идет дождь, глаза моли являются отражающими, потому что покрыты естественными коническими наноструктурами, благодаря которым показатель преломления постепенно увеличивается с проникновением света в роговицу мотылька, – сказал Толга Айтуг, ведущий автор статьи и член группы ORNL's Materials Chemistry. – В совокупности эти функции способны изменить существующие правила игры и обеспечить возможность проектировать покрытия с конкретными свойствами и характеристиками.

 Супергидрофобное покрытие стекла предлагает явные преимущества

Чтобы достичь супергидрофобных свойств, угол контакта капли воды с поверхностью должен превышать 150 градусов. Покрытие ORNL имеет угол контакта между 155 и 165 градусами, так что вода буквально отскакивает от плоскости, унося пыль и грязь. Это свойство в сочетании с подавлением отражения света от поверхности стекла имеет решающее значение для повышения производительности в многочисленных оптических производствах.

Основной материал – специальный тип стеклянного покрытия – помимо всего также очень прочный, что отличает его от конкурирующих технологий, добавил Айтуг, который описал процесс.

– Мы разработали метод, который начинается с нанесения тонкого слоя стеклянного материала на стеклянную поверхность с последующей термической обработкой и выборочным удалением материала путем травления, – сказал он. – Это создает поверхность, состоящую из пористой трехмерной сети высокого содержания кварцевого стекла, которое напоминает микроскопические кораллы.

Тот факт, что покрытие может быть изготовлено с помощью стандартных методов промышленности, позволяет легко и недорого масштабировать его и применять в широком диапазоне стеклянных платформ.

– Уникальная трехмерность взаимосвязана с нанопористым характером наших покрытий, что значительно подавляет отражение света Френеля от зеркальных поверхностей, обеспечивая повышенную передачу в широком диапазоне длин волн и углов, – сказал Айтуг.

Если использовать покрытие в солнечных панелях, то подавление отраженного света приводит к относительному увеличению эффективности преобразования света в электричество на 3-6%. В сочетании с супергидрофобной способностью самоочищения это также может существенно снизить эксплуатационные расходы на содержание солнечных панелей. Кроме того, покрытие обладает высокой эффективностью при блокировании ультрафиолетового света.

Другие потенциальные области применения покрытия – очки, перископы, оптические приборы, фотоприемники и датчики. Кроме того, супергидрофобные свойства могут быть эффективны для предотвращения накопления льда и снега на оптических элементах и препятствовать обрастанию в морских условиях.

Айтуг подчеркнул, что ударопрочность и устойчивость к истиранию завершает пакет свойств покрытия, что делает его пригодным для применения в безграничных количествах сфер.

– Это качество отличает его от традиционных аналогов на полимерных и порошковых основах, которые, как правило, механически хрупкие, – сказал Айтуг. – Мы показали, что наши стеклянные покрытия обладают высокой механической устойчивостью к истиранию даже под влиянием песчаных бурь и термически стабильны при температурах, приближающихся к 500°С.

Источник:   www.winport.by