Недавно команда Вейпина Ву из отдела технологии и проектирования мощных лазерных элементов Шанхайского института оптики и точного машиностроения (SIPM) Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с Университетом Фудань добилась прогресса в области противообрастающей обработки. поверхности ультратонких нанооптических элементов. Команда предложила новый тип «жидкоподобной» ультрагладкой пленки с противообрастающим эффектом путем прививки in situ гибкого монослоя кремнийорганического полимера в форме бутылочной щетки на поверхность оптической подложки. Прозрачная ультрагладкая противообрастающая пленка не имеет значительного снижения пропускания в видимой области и лишь на 3% снижает пропускание в инфракрасной области, что делает ее редким решением с высоким коэффициентом пропускания для гидрофобных поверхностей во всем спектре. Соответствующие результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry A под заголовком «Пушистая полностью силоксановая щетка для бутылок для жидкоподобных скользких поверхностей». Химия материалов А.
Оптические компоненты (оптические линзы, окна, фотоэлектрические панели и т. д.) используются в оптическом приборостроении, микроэлектронике, аэрокосмической, энергетической и биомедицинской технике. Оптические компоненты очень чувствительны к внешнему загрязнению в реальной среде эксплуатации, что снижает оптический коэффициент пропускания окон и влияет на чувствительность оптического сигнала, качество изображения и надежность. Благодаря образованию загрязнителей окружающей среды и превосходной долговечности защитного слоя поверхность оптических компонентов, подвергнутая защитной обработке, может сделать поверхность оптических компонентов долговременной устойчивостью к внешнему загрязнению. Однако разные оптические окна требуют высокого коэффициента пропускания в разных диапазонах длин волн. Следовательно, необходимо обеспечить, чтобы оптические характеристики самого оптического элемента не терялись, пока поверхностный защитный слой достигает защитного эффекта.
В ходе этой работы была создана новая сверхгладкая пленка, похожая на жидкость. Гибкая молекулярная структура бутылочной щетки с «силиконовой основной цепью и боковыми цепями» постепенно создавалась на поверхности подложки с помощью простого двухэтапного процесса, то есть гидролитической поликонденсации in-situ на поверхности подложки и последующего гидрирования кремнезема. реакция. В отличие от обычных специальных смачиваемых поверхностей (супергидрофобных, суперолеофобных и др.), сверхгладкие пленки не требуют подготовки поверхностных микронаноструктур и имеют толщину менее 5 нм, поэтому практически не влияют на оптические свойства самой подложки. Кроме того, жидкоподобные сверхскользящие пленки обладают превосходными динамическими свойствами скольжения, такими как очень низкий угол смачивания жидкости на поверхности, более высокая поверхностная плотность молекулярной прививки, гистерезис угла смачивания всего 9,4 градуса и сверхвысокие Прозрачность широкого спектра. В работе проверяется эффективность и долговечность поверхности в сценариях практического применения оптических компонентов посредством испытаний на стойкость к каплям масла, обледенению, пыли и истиранию, которые весьма перспективны для применения.
Исследовательскую работу поддерживают Национальный фонд естественных наук Китая и Национальная программа ключевых исследований и разработок Китая.
▲Рис. 1 (а) Схематическая структура сверхскользящей тонкой пленки; (б) – АСМ-фотография; (в) Спектры пропускания кварцевой подложки до и после обработки.
▲Рис. 2 (a) Физические фотографии кварцевого листа после обработки поверхности и сравнение характеристик защиты от обрастания до и после обработки; до и после обработки (б) эффект скольжения капель масла (н-гексан) по поверхности и (в) сравнение противообрастающего эффекта.
