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利用阳光对抗起雾的透明超表面

DOI：10.1021/acs.nanolett.8b04481 期刊：Nano Letters 出版年份：2019 更新时间：2025-09-22 11:39:26
摘要： 表面雾化是一种常见现象，会对表面透明度和能见度产生重大不利影响。它会影响包括窗户、挡风玻璃、电子显示屏、相机、镜子和眼镜在内的广泛应用性能。大量正在进行的研究旨在通过理解和开发稳定有效的防雾涂层来解决这个问题，这些涂层能够在不消耗电能的情况下"被动"应对广泛的环境挑战。在此，我们介绍了一种替代方法，通过合理设计太阳能吸收超表面来超越现有技术（如超亲水和超疏水涂层）——在保持透明度的同时，在光照下诱导局部加热，从而显著延迟表面雾化的发生或减少除雾时间。在相同环境条件下，我们证明我们的超表面能够将除雾时间缩短至四分之一，并在过饱和条件下抑制冷凝液核的形成，在保持能见度方面优于传统最先进方法。我们的研究表明了一种耐用且环境可持续的透明表面被动防雾和除雾方法。这项工作为大规模制造开辟了机会，可应用于包括聚合物和其他柔性基材在内的多种材料。
作者： Christopher Walker，Efstratios Mitridis，Thomas Kreiner，Hadi Eghlidi，Thomas M. Schutzius，Dimos Poulikakos
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过研发能利用阳光进行局部加热的透明超表面，以延缓起雾并缩短除雾时间，从而解决表面起雾问题，其性能优于现有的超亲水性和超疏水性涂层等方法。

研究成果

超表面通过利用阳光进行局部加热，显著提升了防雾和除雾性能，使除雾时间缩短至原来的四分之一，并在高过饱和条件下抑制冷凝。相比传统的超亲水性和疏水性涂层，它们在保持能见度方面表现更优，为各种透明应用提供了一种耐用且可持续的被动解决方案，并有望在柔性基板上实现大规模制造。

研究不足

与玻璃（87%）相比，超表面材料的可见光透射率较低（36%），这可能不适用于所有需要高透明度的应用场景。该研究仅限于实验室条件和特定样品尺寸，未充分评估实际环境中的可扩展性和长期耐久性。实验设置采用受控的过饱和状态和光照条件，可能无法完全复现所有环境变化因素。

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