科学家研发出“超级蓝宝石” 可防刮擦、防眩光、防雾等

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发出了一种耐用的蓝宝石纳米结构，可以防眩光、防尘和防雾，同时保持耐用性，有望彻底改变手机屏幕、玻璃和挡风玻璃。这种结构的设计灵感来自蛾眼和荷叶，既坚固又多功能，非常适合电子、光学、太空和国防领域等环境，目前正在开发用于实际应用。

想象一下，无论摔落多少次，手机屏幕都能保持完美无瑕，眼镜可以消除眩光，挡风玻璃不会积尘。得益于一种生产蓝宝石的新方法，这些很快就会成为现实。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发出创新技术，为蓝宝石赋予超能力。蓝宝石通常被视为宝石，但在国防和消费电子产品等行业中都备受重视。其卓越的硬度使其几乎不可能被划伤，是高性能应用的理想选择。

“蓝宝石是一种高价值材料，因为它硬度高，且具有许多其他有益特性，”沃克机械工程系副教授兼项目首席研究员 Chih-Hao Chang 说道。“但这些特性也使其难以进行小规模生产。”

蓝宝石样本。图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校

正如《材料视野》中所记录的那样，Chang和他的团队希望利用新的蓝宝石纳米结构来缓解这一挑战。纳米结构显示出这种材料迄今为止最高的纵横比，这使其具有超能力，而不会完全失去其刚度和硬度。

研究：虽然不像传统的块状蓝宝石那样具有抗刮擦性（纳米结构在这方面与钨或传统玻璃相当），但这些新的蓝宝石纳米结构具有防雾、防尘和防眩光的功能，并具有自清洁功能。

Chih-Hao Chang 教授与他的实验室成员 Mehmet Kepenekci 和 Andrew Tunell。图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校

“这非常令人兴奋，因为纳米结构传统上被视为易碎，但用蓝宝石制成它们可以解决这个问题，”Chang 实验室刚获得博士学位的毕业生兼主要作者之一 Kun-Chieh Chien 说道。

受蛾眼的启发，蓝宝石纳米结构的锥形轮廓可增强光透射率并减少眩光。纳米结构的高表面能和纵横比可形成超亲水表面，以防止起雾。这些结构还可以处理成超疏水表面，使水滴从表面滚落，模仿荷叶效果。

“我们的蓝宝石纳米结构不仅功能多样，而且机械性能也非常坚固，这使其成为对耐用性和性能至关重要的应用的理想选择，”Chang 实验室的研究生兼主要作者之一 Mehmet Kepenekci 说道。

重要性：这项技术有多种好处。对于消费者来说，它可以让智能手机在光线条件不佳的情况下更易于阅读，镜头和窗户不会起雾，相机不易眩光，挡风玻璃坚固不易积尘。

纳米结构，以及防雾和防眩光功能。图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校

当我们开始下一代太空旅行时，防尘特性可以确保关键任务设备在着陆其他星球时不会被灰尘覆盖。它可以用于制造更强大的红外传感器和防御应用中的防护窗。

“我们的自清洁蓝宝石表面仅靠重力就能保持 98.7% 的无尘区域，”进行灰尘粘附实验的学生 Andrew Tunell 说道。“这比现有的除尘技术有了显著的改进，尤其有利于太空应用，因为太空中不容易用水清洁。”

下一步：研究人员的目标是将这项技术变为现实，他们正在寻求多种改进方法。他们正在扩大制造规模，将这些纳米结构应用于更大的样品，改善机械和化学性能以增强其能力，并探索更多实际应用。

编译自/ScitechDaily