(Phys.org) —Porösa filmer, som använder liknande egenskaper som de som ses i malögon i kombination med nanopartiklar, håller på att utvecklas till robusta, självrengörande antireflekterande beläggningar för användning på både plast och glas.
Detaljer om beläggningarna, som utvecklades av forskare vid University of Cambridge, har nyligen beskrivits i tidningen Nanobokstäver .
Antireflekterande beläggningar måste bryta så lite ljus som möjligt för att vara effektiva, men det är extremt svårt att producera dem som ett enda lager. Under det senaste decenniet, forskare har utvecklat distribuerade beläggningar, som löser detta genom att efterlikna strukturen hos malögon.
De antireflekterande egenskaperna hos malögon kommer inte från ett enda lager, men från ett sexkantigt mönster av små knölar. Mellanrummen mellan dessa gupp är så små att inkommande ljusstrålar ser ögats yta som ett enda lager, i huvudsak tar bort gränsytan mellan luften och ytan, gör att nattfjärilar kan se på natten och vara mindre synliga för rovdjur.
Problemet med syntetiska versioner av malögonbeläggningar är att de små utrymmena som gör beläggningen antireflekterande i första hand kan mycket snabbt bli igensatt av smuts, vilket gör att den antireflekterande effekten försvinner.
Professor Ulli Steiner och kollegor från Cavendish Laboratory har utvecklat en ny beläggning som är både antireflekterande och självrengörande. För att utveckla det, Professor Steiner och hans meduppfinnare kom på en strategi för att göra lager av plast med mycket väldefinierade små porer, liknar malögon. Men genom att göra porerna större än de är i de flesta andra typer av malögonbeläggningar, de kunde införliva nanokristaller av titandioxid i strukturen.
Dessa nanokristaller är fotokatalytiska - när ljus faller på dem, de börjar bryta ner smutsen som täpper till porerna, tills allt som är kvar är koldioxid, och vatten som avdunstar från ytan, gör materialet självrengörande.
I tidiga tester av materialet, titandioxidnanopartiklarna kunde bryta ner alla oljor som fanns i ett fingeravtryck inom 90 minuter. Beläggningen kan bryta ner de flesta standardkolväten som täpper till de flesta porösa antireflekterande beläggningar.
Den banbrytande forskningen är första gången som dessa nanopartiklar effektivt har införlivats i antireflekterande beläggningar, höjer möjligheten för antireflekterande, självrengörande glas eller plast.
Beläggningen fäster på substratet genom sol-gel kemi, vilket resulterar i en hållbar vidhäftning och en beläggning som inte flagnar av.
Även om materialet för närvarande endast är lämpligt för utomhusapplikationer eftersom det kräver ultraviolett ljus för att fotokatalys ska ske, teamet planerar fler tester för att se om materialet kan anpassas i framtiden för inomhusbelysning, vilket skulle öppna upp ett brett spektrum av potentiella tillämpningar.
Teamet tittar för närvarande på tillämpningar för att bygga glas och solceller, eftersom mycket av solljuset solceller är tänkta att fånga och omvandla till energi studsar helt enkelt från ytan, och nuvarande antireflekterande beläggningar blir lätt igensatta av smuts. "När man genererar energi från solceller, du måste kämpa för varje procentuell ökning av effektivitet, ", sa professor Steiner. "Beläggningen vi har utvecklat kombinerar två intressanta vetenskapliga principer, och kan öka mängden ljus som kommer in i solcellerna."
