从人们佩带的眼镜到摄像机镜头再到汽车用的挡风玻璃，透明材料已经应用于生活的方方面面。而这些广泛应用于生活的透明材料始终面临着一个问题，就是容易起雾。比如在冬天，戴着眼镜从室外进入室内，在眼镜上总会起一层雾遮挡视线，这一问题曾经困扰很多人。
覆盖纳米疏水材料与亲水涂料示意图
近日，浦项科技大学地Hyomin Lee团队开发出一种新的吸水型超疏水复合涂料。这种涂料主要由亲水聚合物复合材料基底和疏水聚合物材料柱状阵列组成。涂料的基底材料利用的是壳聚糖和羧甲基纤维素，这两种材料之间有较强的静电吸引，使得基底材料结合紧密。而壳聚糖与羧甲基纤维素有很好的亲水性，可以作为涂料的吸水材料。在吸水聚合物涂层上在涂布一层二氧化硅纳米粒子。最后，再在二氧化硅纳米粒子层上接上柱状含氟聚醚，以达到疏水抗污的目的。这种具有纳米结构的涂料透明、可以实现防雾抗污的功能。
新型涂料疏水和防雾功能示意图。
聚合物/纳米二氧化硅复合涂料基底
对于吸水的聚合物基底，厚度越厚则防雾性能越好。但是聚合物基底越厚则会导致透光率越差，因此为平衡透明性和防雾性能，将聚合物基底厚度控制在1793 nm。由于二氧化硅纳米粒子层的折射率低于聚合物涂层的折射率，因此在聚合物基底上涂布一层二氧化硅纳米粒子厚可以有效提升聚合物涂层的抗反射率。得到的复合涂料在400 nm到700 nm波长范围的光线透过率可以达到94.8%，比普通玻璃的透光率更高。将涂布有聚合物/纳米二氧化硅复合涂料的玻璃与普通玻璃进行了抗雾性能对比，普通玻璃上已经形成了雾状水珠使得实现被遮挡，而涂布有聚合物/纳米二氧化硅复合涂料的玻璃在相同条件下没有起雾。证明了该涂料优异的防雾性能和透光性。
（c）聚合物/纳米二氧化硅涂料截面SEM图，（d）不同材料透光性对比，（e）和（f）不同材料防雾性能对比。
柱状含氟聚醚材料阵列
（a）柱状纳米阵列制作过程，（b）柱状纳米阵列SEM和EDX图，（c）和（d）磨损实验，（e）纳米柱不同粗细接触角对比，（f）复合涂料接触角对比。
小结
研究者通过对涂料结构的设计，开发出一种具有亲水聚合物基底和疏水纳米柱阵列的透明涂料，将亲水材料和疏水材料两种性能相反的材料完美结合在一起实现了涂料的抗污防雾的功能。该工作以题为“Wet-Style Superhydrophobic Antifogging Coatings for Optical Sensors”的文章发表在《Advanced Material》上。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202002710
我们的微博：高分子科学前沿，欢迎和我们互动。
我们的QQ交流群：451749996（务必备注：名字-单位-研究方向）
投稿 荐稿 合作：editor@polysci.cn
声明：本站部分文章内容及图片转载于互联 、内容不代表本站观点，如有内容涉及侵权，请您立即联系本站处理，非常感谢！