上海光機所等在光學元件表面防污處理方面獲進展
【化工儀器網 項目成果】光學儀器是指能夠產生光波并顯示圖像，或接收光波并分析、確定其若光性質的一類儀器。在儀器儀表行業中，光學儀器是重要組成類別，是工農業生產、資源勘探、空間探索、科學實驗、國防建設以及社會生活各個領域不可缺少的觀察、測試、分析、控制、記錄和傳遞的工具。特別是現代光學儀器的功能已成為人腦神經功能的延伸和拓展。
光學儀器是由單個或多個光學元件組合構成，如光學鏡頭、窗口、光伏面板等。此外，光學元件還可應用在微電子、航空航天、能源和生物醫學設備等領域，是重要的儀器組成部分。而在實際服役環境中，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、成像質量和可靠性。通過形成抗環境污染物且具有優良耐久性的防護層，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與工程部吳衛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域透過率無顯著下降，在紅外區域透過率僅下降3%，是疏水表面領域全光譜內少有的高透過率方案。
該工作設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，于基材表面逐步構筑了“以有機硅為主鏈和側鏈”的柔性瓶刷型分子結構。不同于傳統的特殊潤濕性表面(超疏水、超疏油等)，超滑薄膜無需制備表面微納結構且厚度在5 nm以內，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異的動態滑液性能，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、結冰、灰塵、耐磨等測試，驗證了該表面在光學元件實際應用場景中的有效性和耐久性，頗具應用前景。
相關研究成果以A fluffy all-siloxane bottlebrush architecture for liquid-like slippery surfaces為題，發表在《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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