圖片來(lái)源：蘇黎聯(lián)邦理工學(xué)院戴口罩之后最大的擾之一就是，冬眼鏡會(huì)起霧。無(wú)是剛走到室外，是剛進(jìn)入室內(nèi)，前都頓時(shí)一片朦。對(duì)此，蘇黎世邦理工學(xué)院的科家想出了一種新法 —— 在一定的光刺激下讓鏡自發(fā)加熱，而無(wú)擦拭它們，以免些化學(xué)品破壞原的鏡片鍍膜。自戴上口罩，走在上就多了一個(gè)動(dòng)：用手按壓口罩鼻梁兩側(cè)的金屬。尤其是在冬天因?yàn)樽约汉舫龅?氣會(huì)順著口罩與的縫隙爬到眼鏡面，在鏡面上如潮一般留下一層滴，即產(chǎn)生霧氣幸運(yùn)的話，霧氣快“退潮”便會(huì)去。但如果你不不從外面走進(jìn)地站，你會(huì)發(fā)現(xiàn)眼的外面也被覆蓋一層霧。眼鏡起其實(shí)是由于眼鏡周圍空氣存在溫，而使水蒸氣冷為水的過(guò)程。值一提的是，鏡片原本還有幾層額的膜，以減少反、防水防油防藍(lán)等，它們往往屬疏水材料，使水難粘濕鏡面，從形成水滴。這些水滴會(huì)使入射光四面八方散開(kāi)而致人看不清。這，如果被動(dòng)地等眼鏡上的水滴蒸以消散霧氣，你許要頂著這樣一朦朧的眼鏡繼續(xù)前走幾分鐘。但此之外，你還能些什么？迪莫斯普利卡科斯（Dimos Poulikakos）是蘇黎世聯(lián)邦理工院熱力學(xué)系的主，也是該校新興術(shù)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始人，主要從界面和熱力學(xué)相的研究。普利卡斯和同事對(duì)眼鏡霧這件事非常感趣，從大約 6 年前就開(kāi)始思考何開(kāi)發(fā)一種新的鏡涂層。他們期這種涂層既能快除霧或防止起霧又能與現(xiàn)有技術(shù)匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)。最近，普利科斯的團(tuán)隊(duì)在《然?納米技術(shù)》Nature Nanotechnology）雜志上發(fā)表了他們的新成果。讓眼鏡己加熱？這項(xiàng)新術(shù)的特殊之處在，它模仿了車后的除霜器。有車人應(yīng)該知道車后玻璃上的一條條線其實(shí)是電熱絲目的是通電加熱加快蒸發(fā)，以達(dá)除霜 / 霧的效果。不過(guò)，相比人為主動(dòng)地提供量（如電能），利卡科斯和同事到，可不可以在常環(huán)境中（有一的光照），就能鏡片的部分區(qū)域行加熱以減小溫，從而防止霧氣產(chǎn)生或加快除霧速度？圖片來(lái)源pixabay“人們通常會(huì)用深表面來(lái)吸收光，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?”普利卡科斯團(tuán)的一位博士生埃斯特雷克斯?米里迪斯（Efstratios Mitridis）說(shuō)道。但我們知眼鏡必須得足夠亮，所以他們需設(shè)計(jì)特殊的透明層，使其既具備夠高的透光率，能實(shí)現(xiàn)類似于深表面的效果：吸足夠多的紅外線提高物體溫度。學(xué)家已經(jīng)知道，于金屬納米顆粒可以看作一種特的等離子體）而，當(dāng)金屬表面自電子的振蕩頻率入射光的頻率相時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振因此會(huì)對(duì)相應(yīng)波的光產(chǎn)生很強(qiáng)的部吸收作用，同讓其他波長(zhǎng)的光過(guò)。其共振頻率往出現(xiàn)在可見(jiàn)光段內(nèi)。如今，在為制造的一些光超材料中，科學(xué)往往會(huì)將特定形的納米粒子嵌在同的表面上，并過(guò)堆疊形成一類層結(jié)構(gòu)。他們可調(diào)整納米粒子的小、位置和方向或者改變每一層米粒子的厚度，調(diào)控光與納米粒之間的相互作用從而讓材料表現(xiàn)不同的光學(xué)性能例如，使等離子共振頻率拓寬到紅外波段。這也普利卡科斯的團(tuán)最終選擇的一種略。這支研究團(tuán)的思路：制備一超材料涂層使盡能多的可見(jiàn)光透，同時(shí)盡可能吸更多的近紅外光沿著這種思路，們?cè)?2019 年第一次報(bào)道了們所制備的涂層它由一層二氧化與一層金納米顆交替重復(fù)堆疊而?！拔覀兊耐繉?吸收太陽(yáng)光中的外線以及一部分見(jiàn)光，”這項(xiàng)研的第一作者克里托弗?沃克（Christopher Walker）說(shuō)，“吸收的會(huì)被轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?”這可以使鏡片溫度提高 3~4℃，從而縮小導(dǎo)眼鏡起霧的溫差這項(xiàng)研究發(fā)表在 Nano Letters 雜志上。但是，這一版的涂層的可見(jiàn)光過(guò)率僅有約 36%，吸收率則達(dá)到了約 30%~40%（以可見(jiàn)光為例，可見(jiàn)女戚的透率 + 吸收率 + 反射率 = 1）。這很有可能會(huì)影響鏡柢山的透率，以及最終的晰度和失真度。此，在接下來(lái)的 3 年里，普利卡科斯和同事滑魚(yú)直試圖優(yōu)化材料結(jié)，以尋找光學(xué)效更好的眼鏡涂層而性質(zhì)的突變會(huì)現(xiàn)在哪里？又過(guò) 3 年……逾滲閾值（percolation threshold）以及逾滲現(xiàn)象常會(huì)用在導(dǎo)電復(fù)材料中，這種材有一個(gè)非常重要特征：它們的導(dǎo)率會(huì)隨導(dǎo)電粒子積分?jǐn)?shù)的增加呈線性遞增，并且某一個(gè)臨界值突增大，變化幅度達(dá) 10 個(gè)數(shù)量級(jí)以上，然后呈線性遞減。根據(jù)生逾滲現(xiàn)象的原，我們或許可以測(cè)，隨著納米金度的增加，當(dāng)這納米金形成某種續(xù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，材料光學(xué)性質(zhì)就突然速增加了。這支究團(tuán)隊(duì)就是這么和做的。他們想利用這種逾滲概，找到眼鏡涂層光學(xué)性能閾值。比于 2019 年用過(guò)的金納米粒，他們這次選用一種傳統(tǒng)的熱發(fā)工藝，制備納金的薄膜。按照們的說(shuō)法，當(dāng)金積在基板上時(shí)會(huì)形成島，但這些尺寸較小且彼此立，難以發(fā)生集共振；隨著更多金沉積，這些島間就會(huì)實(shí)現(xiàn)電氣接，成為一個(gè)更的、相互連接的絡(luò)。實(shí)際上，這納米金的薄膜被在兩層二氧化鈦間，當(dāng)納米金薄的厚度為 4.75 納米時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的材料擁有大的近紅外光吸率 —— 約 36.9%，同時(shí)具備較高的可見(jiàn)光光率（67.1%），并且?guī)缀醪?收可見(jiàn)光 —— 舉例來(lái)說(shuō)，近紅光吸收率 = 吸收的近紅外光 / 吸收的入射光。更重要的是，融吾新涂層甚至可以 1 個(gè)太陽(yáng)光的輻射（經(jīng)過(guò)計(jì)算物理學(xué)家已經(jīng)證，地球上太陽(yáng)光射的功率密度約 1000 瓦特 / 平方米，因此將其簡(jiǎn)稱司幽 1 個(gè)太陽(yáng)光輻射）下使眼鏡升溫 8.3℃；即使是在 0.6 個(gè)太陽(yáng)光輻射下也能升 5.4℃。其中的一個(gè)鏡片涂有們新開(kāi)發(fā)的超材，另一個(gè)未作處。結(jié)果顯示，超料涂層起到了防鏡片起霧的作用而未作處理的則全起霧。圖片來(lái)：原論文當(dāng)然，際應(yīng)用時(shí)可能會(huì)到陽(yáng)光輻射非常的情況，那時(shí)這涂層還能發(fā)揮加的作用嗎？還好鏡有兩個(gè)鏡片，以很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)：其中的一鏡片涂有他們新發(fā)的超材料，另個(gè)未作處理。首，普利卡科斯的隊(duì)將這副眼鏡放在室外，并暴露陽(yáng)光（強(qiáng)度為 0.2~0.3 個(gè)太陽(yáng)光輻射）下 5 分鐘。然后，戴著口罩的研季格員戴上這副眼鏡呼氣。很顯然，作處理的鏡片完起霧，而涂有超料涂層的鏡片，使在這種非理想件下也能保持完的可見(jiàn)度。研究員將涂有這種涂的材料帶到了瑞山上，以進(jìn)行測(cè)。圖片來(lái)源：原文普利卡科斯和事甚至將涂有這涂層的聚酯片 / 二氧化硅晶片帶到了瑞士山上，證實(shí)它在惡劣戶條件下的防霧 / 除霧能力。走向市場(chǎng)他們對(duì)此提了專利申請(qǐng)并期能夠走向市場(chǎng)。一想到涂層中的，你可能就對(duì)它而卻步了。但科家已經(jīng)提前替你了一筆賬，發(fā)現(xiàn)有那么貴：“由納米金薄膜的厚不到 5 納米，所以整體涂層只要很少的金。具來(lái)說(shuō)，每平方米涂層含有 100 毫克的金，這意味著一副眼鏡需大約 0.3 毫克的金，換算為元就是 0.017（相當(dāng)于 11.5 分人民幣）?！边@項(xiàng)新研究第一作者伊萬(wàn)?希勒（Iwan Haechler）說(shuō)道。當(dāng)然，體涂層以及其他格未包含在內(nèi)。起產(chǎn)品，目前市上的主打產(chǎn)品防濕巾是通過(guò)擦拭在鏡片上留下一膜來(lái)防止起霧。們無(wú)非包含親水或疏水性材料，擦拭過(guò)程中可能破壞原本的鏡片膜。至于原理，們主要是通過(guò)調(diào)表面潤(rùn)濕性來(lái)改水滴與鏡片表面間的接觸角，與利卡科斯團(tuán)隊(duì)的略完全不同。例，超親水材料可使水滴鋪展開(kāi)來(lái)成水膜，以便讓透過(guò)去。因此，眼看上去鏡片似是透明的，但實(shí)上并沒(méi)有阻止水氣的冷凝。不過(guò)親水表面的表面較高，因此很容吸附污垢、灰塵油滴等雜質(zhì)，僅一點(diǎn)雜質(zhì)就能削超親水表面的性。而說(shuō)起超疏水面，我們可以想一下荷葉上的露 —— 超疏水表面就是在模仿荷的結(jié)構(gòu)，從而使滴不粘濕表面并開(kāi)。但制備如此美的仿生結(jié)構(gòu)是件極具挑戰(zhàn)性的情。因此表面簇的水滴并不都會(huì)你所愿地及時(shí)滑來(lái)，它們很有可會(huì)不斷“侵占”面，從而使其最失去功能。至于利卡科斯他們新發(fā)的基于納米金鏡片涂層，它們毋庸置疑會(huì)發(fā)揮霧 / 除霧的作用，但能否滿足久使用的需求，及完勝目前的產(chǎn)還有待檢驗(yàn)。適憋氣也是個(gè)好技原論文：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(lái)自微信公號(hào)：環(huán)球科學(xué) （ID：huanqiukexue）撰文：王怡博，校：栗?