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瑞士科学家研发超薄透明涂层 可用于防止汽车挡风玻璃等起雾

盖世汽车 Fairy 2022-12-14 13:33:59
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盖世汽车讯 据外媒报道,瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员研发了一种超薄、基于金的透明涂层,可用于将阳光转化为热能。该涂层可应用于玻璃以及其他表面,还可用于眼镜、汽车挡风玻璃等,以防止起雾。

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防止镜片起雾(图片来源:苏黎世联邦理工学院)

苏黎世联邦理工学院教授Dimos Poulikakos和Thomas Schutzius研究小组的研究人员指出,该涂层采用制造业中广泛采用的方法制成。研究人员在洁净室中,在真空条件下采用气相沉积技术,让微量的金沉积到(物体)表面。苏黎世联邦理工学院还为该涂层申请了专利。

该涂层的特别之处在于能有选择地吸收太阳辐射。太阳光中所含的能量一半存在于红外光谱中,另一半则属于可见光和紫外线辐射光谱。苏黎世联邦理工学院博士生Iwan Hächler解释道:“我们的涂层吸收了很大一部分红外辐射,因而升温高达8摄氏度。”同时,该涂层仅吸收了太阳光中可见光范围内的一小部分辐射,因而保持透明。

该款新涂层采用了一种与传统除雾法不同的方法。传统而言,(物体)表面会涂有吸水(亲水)分子,可导致冷凝凝结均匀扩散,这也是防雾喷雾的工作原理。不过,苏黎世联邦理工学院的方法则是将(物体)表面加热,能够从一开始就防止因湿度引起的水汽凝结,这与汽车后视窗采用的技术原理一样。不过,Hächler博士指出,电加热效率低且会浪费能源。相比之下,新型涂层是被动加热,在白天时并不需要额外的能源。

Poulikakos、Schutzius及其研究团队几年来一直在研究被动加热表面涂层。三年前,科学家们发表了首篇关于防止物体表面起雾的金涂层的研究论文。与之前研究的涂层相比,此次研究的涂层还有更多优点:首先,该涂层由单一的金纳米层构成,变得更薄,因而更透明、更柔韧。其次,因为其能够更有选择地吸收红外光时,因而更加透明且高效。

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“三明治式”结构(图片来源:苏黎世联邦理工学院)

金可能会很贵,但是研究人员强调,其涂层只需要很少的金,因而材料的成本仍然很低。该涂层在两层超薄的氧化钛(一种电绝缘材料)材料中间夹着极薄的金簇。由于此类材料具有折射性能,因而两个外层还增加了涂层加热效应的功效。此外,最外层的氧化钛可作为表面处理材料,防止里面的金层磨损。此种“三明治式”结构的厚度也仅有10纳米。相比之下,普通的金箔都要比其厚12倍。

单独的金簇之间的接触很少,而接触会使得金层开始导电。因此,在无太阳光的情况下,仍然可以用电来加热涂层。

现在,研究人员还在进一步研发该涂层的其他应用。在此过程中,他们还研究了是否其他金属能够发挥与金同样的作用。除了眼镜和汽车挡风玻璃外,此种防雾的方法还可用于任何需要加热且透明的物体,如窗户、镜子或光学传感器。此外,也没有必要担心该涂层会导致汽车或建筑物在夏季时变得更热。Hächler博士解释道:“涂层吸收太阳的红外线来加热窗户玻璃,防止辐射进入到汽车或建筑物内部。因此,如果不加涂层,汽车或建筑物内部的温度甚至会比实际情况更低。”

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