Учёные из института фотоники в Испании, при участии компании Corning — производителя сверхпрочного стекла для экранов смартфонов Gorilla Glass — разработали технологию, которая способна значительно уменьшить блики и отражения, а так же придать стеклу супергидрофобные свойства. Принцип создания такого покрытия был позаимствован у природы — учёные давно обратили внимание, что глаз обычной моли обладает выраженными антибликовыми свойствами. Оказалось, что внешняя поверхность глаза насекомого покрыта сетью крошечных выпуклостей размером порядка 200-300 нанометров. Так как длина волны видимого света больше размеров этих неровностей, свет проходит через поверхность глаза так, как будто её показатель преломления меняется плавно — это значительно уменьшает отражения, так как граница сред оказывается как бы размытой.
На графике — профиль неровностей на поверхности стекла, полученный с помощью атомного силового микроскопа. На фото — капля воды на поверхности такого стекла, и трёхмерное изображение нанотекстуры поверхности.
Хотя этот принцип уже используется в некоторых видах антибликовых покрытий (в их названиях обычно встречается словосочетание «moth eye»), испанские исследователи внесли в технологию существенные улучшения. Текстура на поверхности стекла создаётся на двух уровнях — сначала создаются неровности относительно больших линейных размеров — от 1 до 100 микрометров в ширину и 10-500 нанометров в высоту, а затем на поверхности этих довольно пологих «холмов» создаётся «лес» из выпуклостей 10-300 нанометров в ширину и высоту.
«Холмы» создаются путём напыления на стекло капелек полимера с последующим протравливанием, в результате которого между капельками возникают углубления. Для создания «леса» используется более хитрый процесс. Сначала на стекло наносится тончайшее напыление из меди толщиной всего в 4-8 нанометров. Под воздействием высокой (порядка 750 градусов) температуры медь собирается в мельчайшие комочки диаметром в десятки нанометров, равномерно распределённые по стеклу, которое затем снова протравливают. После этого остатки меди удаляют. Такая технология хорошо масштабируется и недорога в производстве.
Схема процесса создания нанорельефа с помощью медного напыления и фотографии комочков меди на поверхности стекла после прогревания до 750 градусов (слева — при толщине слоя меди в 4 нм, справа — 8 нм).
Все наноструктуры делаются непосредственно из стекла, без наложения каких-либо полимерных плёнок, а значит это стекло может быть подвергнуто химической обработке, значительно увеличивающей его прочность. Играет важную роль и геометрическая структура — вершины «холмов» надёжно защищают от механических воздействий «лес» находящийся в «низинах». Двухуровневый рельеф стекла увеличивает и его способность отталкивать воду. Как и в природных супергидрофобных поверхностях, примером которых могут служить листья некоторых растений, микроскопические текстуры создают между каплями воды и поверхностью тонкий слой воздуха, который не даёт воде смачивать поверхность.
Кроме очевидного применения в экранах смартфонов и планшетов такое стекло может оказаться полезным и для производства солнечных панелей. Его гидрофобные свойства позволят фотоэлементам всегда оставаться чистыми — капли дождя, стекающие по ним, будут собирать всю пыль и грязь и при этом скатываться с поверхности, не оставляя никаких следов и разводов.
Автор: ilya42
