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上海光機所等在光學元件表面防污處理方面獲進展
2023年11月23日 14:45:34
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：7480
近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部吳衛(wèi)平團隊與復旦大學合作，在超薄納米光學元件表面防污處理方面取得進展。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】光學儀器是指能夠產(chǎn)生光波并顯示圖像，或接收光波并分析、確定其若光性質(zhì)的一類儀器。在儀器儀表行業(yè)中，光學儀器是重要組成類別，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源勘探、空間探索、科學實驗、國防建設(shè)以及社會生活各個領(lǐng)域不可缺少的觀察、測試、分析、控制、記錄和傳遞的工具。特別是現(xiàn)代光學儀器的功能已成為人腦神經(jīng)功能的延伸和拓展。
光學儀器是由單個或多個光學元件組合構(gòu)成，如光學鏡頭、窗口、光伏面板等。此外，光學元件還可應(yīng)用在微電子、航空航天、能源和生物醫(yī)學設(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，光學元件極易遭受外界污染，降低窗口光學透過率，影響光學信號靈敏度、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)良耐久性的防護層，對光學元件表面作防護處理，可使光學元件表面長期耐受外界污染。然而，不同的光學窗口需要在不同波段均保持高透過率。因此，表面防護層在達到防護效果的同時，需要保證光學元件本身的光學性能不受損失。
近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部吳衛(wèi)平團隊與復旦大學合作，在超薄納米光學元件表面防污處理方面取得進展。該團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《材料化學雜志A》(Journal of Materials Chemistry A)上。
參考來源： 上海光學精密機械研究所
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