淺談自清潔減反膜的研究進展

【中玻網(wǎng)】減反射膜也稱增透膜，主要功能是減少材料表面的反射光，增加透射光，是一種應用范圍很廣的鍍膜膜層，已被廣泛應用于日常生活、電子、工業(yè)、天文、軍事等領域。傳統(tǒng)的清洗方法是采用表面活性劑清洗，不僅加重環(huán)境污染，而且需要反復進行，耗費大量的人力、財力和物力。因此，近年來，自清潔減反射膜的研究和發(fā)展受到較大關注，制備具有自清潔特性并且效率高率的減反射膜成為技術發(fā)展的需要。

　　原理簡介。（1）減反射原理，為了減少反射光，增加透射光，可在基底表面鍍具有合適厚度和折射率的膜層，其減反射效果主要是通過相消性干涉方式來實現(xiàn)，主要是利用膜系產(chǎn)生的干涉效果來清理反射光，提高光的透過率。（2）自清潔原理，親水性方面，水滴在材料表面上的接觸角趨于零，當水接觸材料時，迅速在其表面鋪展形成均勻的水膜，并通過水膜的重力下落可以去除污漬，從而達到自清潔效果；疏水性方面，原理是基于“荷葉效應”，荷葉的自潔效應是源于其表面的空氣層、乳頭狀突起和蠟質(zhì)層共同組成的細微結構，這種粗糙的細微結構可以提高水滴在材料表面的接觸角，使水滴較容易滾落，水滴在材料表面滾動時會帶走灰塵和污染物，從而達到自清潔的效果。

　　自清潔減反膜的常用材料。（1）二氧化鈦，因其光致催化性、光致超親水性、成本低廉而被廣泛用作自清潔減反膜的材料，特別是納米級粉末和薄膜的發(fā)展，使TiO2的應用得到了推廣。但是由于TiO2薄膜超大的缺點是折射率較高，一般在2.2~2.7之間，會增加透明基底表面的反射率，因此，科學研究工作者們采用不同工藝方法來降低TiO2薄膜的折射率，2011年，王建伍等人利用溶膠—凝膠法制備出的SiO2/TiO2雙層減反膜，在可見光波段的透過率很高可達到97.2%，紫外光照射后薄膜的接觸角接近0°，具有較好的自清潔性。（2）二氧化硅，具有低折射率（折射率約為1.3）、低價電性、高化學穩(wěn)定性、耐酸堿腐蝕性等優(yōu)良性能，是目前研究超多，也是應用廣泛的減反膜之一。如今，諸多科學家在探究和構建具有“荷葉效應”的SiO2減反膜，Wei-Lun Min等采用旋涂法和刻蝕技術制備出了有序的微凸體二氧化硅六角柱顆粒陣列結構，增強了材料表面可見光的透過率，并且通過控制刻蝕時間長短控制其接觸角，使其具備自清潔特性。

　　自清潔減反膜的研究進展。在自清潔減反膜的研究工作中，眾多優(yōu)異科研工作者做出了優(yōu)越的貢獻并取得了一定的成就。2013年，文獻采用疊層技術（LBL）在玻璃基底上制備出由納米顆粒、空心納米微球和納米片組成的具有寬波長減反射和超雙疏的薄膜。雖然科學研究者們已經(jīng)采取了各種各樣的手段來構建具有自清潔性能的減反膜，但是居多的研究知識局限于實驗室的研究階段，并不適合大規(guī)模的生產(chǎn)，因此，對于實際的生產(chǎn)應用仍然存有較大的機遇和挑戰(zhàn)：首先，機械性差；其次，成本高，規(guī)模小?，F(xiàn)今報道的具有自清潔特性的制備工藝大多都涉及了復雜的工藝過程、較為嚴苛的制備環(huán)境、昂貴的試劑和設備等，成本較高，并且只適用于較小的基底或者特定的基底材料，規(guī)模較小。

　　自清潔減反膜的發(fā)展趨勢。此類有限的耐久性和高昂的成本會阻礙這種具有自清潔特性的減反膜的應用和發(fā)展。未來，下列研究方向將引起更多研究工作者們的注意力：①利用現(xiàn)在先進的分析手段及工具和理論計算水平，更多地探索揭示薄膜組分、結構、表面特性的關系以及薄膜機制的構建；②構建具有高機械強度和耐用型的自清潔減反膜表面結構依然是研究工作中的要點，當然，環(huán)境因素也應考慮在內(nèi)；③新型材料和先進的鍍膜技術的應用，也可以拓寬自清潔減反膜的應用領域。