光學(xué)儀器是由單個或多個光學(xué)元件組合構(gòu)成，如光學(xué)鏡頭、窗口、光伏面板等。此外，光學(xué)元件還可應(yīng)用在微電子、航空航天、能源和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等領(lǐng)域，是重要的儀器組成部分。而在實際服役環(huán)境中，光學(xué)元件極易遭受外界污染，降低窗口光學(xué)透過率，影響光學(xué)信號靈敏度、成像質(zhì)量和可靠性。通過形成抗環(huán)境污染物且具有優(yōu)良耐久性的防護(hù)層，對光學(xué)元件表面作防護(hù)處理，可使光學(xué)元件表面長期耐受外界污染。然而，不同的光學(xué)窗口需要在不同波段均保持高透過率。因此，表面防護(hù)層在達(dá)到防護(hù)效果的同時，需要保證光學(xué)元件本身的光學(xué)性能不受損失。
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部吳衛(wèi)平團(tuán)隊與復(fù)旦大學(xué)合作，在超薄納米光學(xué)元件表面防污處理方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊提出了通過將柔性瓶刷形有機硅聚合物單分子層原位接枝于光學(xué)基底表面，得到具有耐污效果的新型“類液體”超滑薄膜。該透明超滑抗污薄膜在可見光區(qū)域透過率無顯著下降，在紅外區(qū)域透過率僅下降3%，是疏水表面領(lǐng)域全光譜內(nèi)少有的高透過率方案。
該工作設(shè)計了一種全新的類液體超滑薄膜。研究通過簡單的兩步法，即在基材表面的原位水解縮聚和隨后進(jìn)行的硅氫化反應(yīng)，于基材表面逐步構(gòu)筑了“以有機硅為主鏈和側(cè)鏈”的柔性瓶刷型分子結(jié)構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的特殊潤濕性表面(超疏水、超疏油等)，超滑薄膜無需制備表面微納結(jié)構(gòu)且厚度在5 nm以內(nèi)，因此對基材本身的光學(xué)性能幾乎沒有影響。此外，類液體超滑薄膜具有優(yōu)異的動態(tài)滑液性能，如液體在表面的接觸角遲滯極低、分子接枝面密度更高、接觸角遲滯低至9.4°、超高寬光譜透明度。該工作通過油滴、結(jié)冰、灰塵、耐磨等測試，驗證了該表面在光學(xué)元件實際應(yīng)用場景中的有效性和耐久性，頗具應(yīng)用前景。
相關(guān)研究成果以A fluffy all-siloxane bottlebrush architecture for liquid-like slippery surfaces為題，發(fā)表在《材料化學(xué)雜志A》(Journal of Materials Chemistry A)上。
參考來源： 上海光學(xué)精密機械研究所
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