Selvrensende, antireflekterende belægning efterligner strukturen af ​​møløjne

(Phys.org) — Porøse film, som bruger lignende egenskaber som dem, der ses i møløjne i kombination med nanopartikler, udvikles til robuste, selvrensende antireflekterende belægninger til brug på både plast og glas.

Detaljer om belægningerne, som blev udviklet af forskere ved University of Cambridge, blev for nylig beskrevet i journalen Nano bogstaver .

Antireflekterende belægninger skal bryde så lidt lys som muligt for at være effektive, men det er ekstremt vanskeligt at fremstille dem som et enkelt lag. I løbet af det seneste årti, forskere har udviklet distribuerede belægninger, som løser dette ved at efterligne strukturen af ​​møløjne.

De antireflekterende egenskaber ved møløjne kommer ikke fra et enkelt lag, men fra et sekskantet mønster af små bump. Mellemrummene mellem disse bump er så små, at indkommende lysstråler ser øjets overflade som et enkelt lag, i det væsentlige fjerner grænsefladen mellem luften og overfladen, gør det muligt for møl at se om natten og være mindre synlige for rovdyr.

Problemet med syntetiske udgaver af møløjebelægninger er, at de små mellemrum, som gør belægningen antireflekterende i første omgang, meget hurtigt kan blive tilstoppet med snavs, som får den antireflekterende effekt til at gå tabt.

Professor Ulli Steiner og kolleger fra Cavendish Laboratory har udviklet en ny belægning, som både er antireflekterende og selvrensende. For at udvikle det, Professor Steiner og hans medopfindere kom med en strategi for at lave lag af plast med meget veldefinerede små porer, ligner møløjne. Men ved at gøre porerne større, end de er i de fleste andre typer møløjebelægninger, de var i stand til at inkorporere titaniumdioxid nanokrystaller i strukturen.

Disse nanokrystaller er fotokatalytiske - når lys falder på dem, de begynder at nedbryde det snavs, der tilstopper porerne, indtil alt der er tilbage er kuldioxid, og vand, der fordamper fra overfladen, gør materialet selvrensende.

I tidlige test af materialet, titaniumdioxid-nanopartiklerne var i stand til at nedbryde alle olierne indeholdt i et fingeraftryk inden for 90 minutter. Belægningen er i stand til at nedbryde de fleste standardkulbrinter, der tilstopper de fleste porøse antireflekterende belægninger.

Den banebrydende forskning er første gang, at disse nanopartikler er blevet effektivt inkorporeret i antireflekterende belægninger, øger muligheden for antireflekterende, selvrensende glas eller plast.

Belægningen klæber til underlaget gennem sol-gel kemi, resulterer i en holdbar binding og en belægning, som ikke vil flage af.

Mens materialet i øjeblikket kun er egnet til udendørs applikationer, da det kræver ultraviolet lys for at fotokatalyse kan forekomme, holdet planlægger flere tests for at se, om materialet i fremtiden kan tilpasses til indendørs lys, hvilket ville åbne op for en bred vifte af potentielle anvendelser.

Holdet ser i øjeblikket på anvendelser inden for bygning af glas og solceller, da meget af sollys solceller er beregnet til at opfange og konvertere til energi, hopper simpelthen af ​​overfladen, og nuværende antireflekterende belægninger bliver let tilstoppede med snavs. "Når der genereres energi fra solceller, du skal kæmpe for hver procentgevinst i effektivitet, " sagde professor Steiner. "Belægningen, vi har udviklet, kombinerer to interessante videnskabelige principper, og kunne øge mængden af ​​lys, der kommer ind i solcellerne."