苏黎世联邦理工学院开发的透明玻璃表面中嵌入了纳米颗粒，其中的等离子体利用光能加热其表面将能够驱除窗户表面上雾化的凝结水分。图片：苏黎世联邦理工学院/ Christopher Walker。

眼镜、摩托车头盔面板、汽车挡风玻璃、冬季的家用窗户等玻璃表面，当它们遇到潮湿的空气时，都会遇到表面起雾的烦恼问题。瑞士苏黎世联邦理工学院的一个工程师团队日前提出了一个简单且有效的解决方案：一个透明的表面中掺杂了金纳米粒子，当被可见光照射时，等离子体将加热镜片表面以驱除雾化水分。研究人员报告称，其表面能够比最先进的防雾喷雾和涂层的清洁速度快4倍，并且可以应用于各种材料，包括玻璃、聚合物和柔性表面。该团队正在与行业合作伙伴合作，以改进技术并将其推向商业市场。

表面雾化的物理特性非常简单：潮湿空气中的微小水滴遇到冷却表面将在那里凝结，使光线产生散射并遮挡视野。汽车后窗包括一个薄的电动“除雾器”网格，通过加热表面来解决问题，这在汽车行业中使一种可行的解决方案，但不太容易应用于眼镜或滑雪护目镜等其他表面。另一种解决方案是喷雾或处理，其改变表面能并使凝结的雾在薄膜中均匀地分布在整个表面上，从而减少光散射。然而，这些涂层很快就失效并且可见度会降低。

苏黎世联邦理工学院采用了不同的方法，将汽车窗户除雾器中的加热效果与表面涂层的独立性质相结合。为了创造这种表面，研究人员使用500微米厚的透明熔融石英玻璃晶片，并将其切成5×5mm的正方形。然后，他们使用溅射沉积的方法来放置八个交替的超薄二氧化钛薄膜和金纳米颗粒，并在其顶部涂上二氧化钛层，以形成约60nm厚的透明超薄表面。

原则上，嵌入的纳米颗粒在被可见太阳光照射时，能够通过亚波长等离子共振释放热量，以类似于嵌入汽车后窗的电加热器的方式提高表面温度，但不需要额外的外部能源。反过来，被动加热应该蒸发并驱除导致雾化的水分。为了测试该表面的性能，研究小组将小方块安装在宽带光源前面，并使用红外摄像机记录光线引起的表面温度变化。研究人员发现，在一分半钟的时间内，嵌入的金纳米粒子的等离子体作用将表面处理过的玻璃加热到高于环境温度3至4°C，对于未经处理的对照组其温度变化小于1°C。

研究人员还在表面控制湿度下吹出空气，形成过饱和的雾化环境，并将结果与未经处理的对照样品和使用最先进的超疏水涂层处理的样品进行比较。未经处理的表面在不到一秒的时间内雾化，在60秒的实验过程中，玻璃的可见度降低。超疏水表面保持清洁几秒钟，但在15秒后也发生了显著的雾化现象。相比之下，包含纳米颗粒表面的样品在整个实验过程中基本上保持无冷凝和透明，因为3°C的被动加热足以清除沉降在表面上的任何水分。

除了潜在的性能提升之外，研究人员认为，纳米颗粒表面证明能够比典型的防雾涂层更耐用和持久，后者极易快速磨损，并且在出现污垢时会发生降解。根据Christopher Walker的说法，苏黎世联邦理工学院团队正在努力延长元表面的使用寿命，“以确保它持续数年”，并将技术从“实验室规模”转变为“工业规模”。一旦完成这项工作，该团队认为，从窗户和挡风玻璃到电子显示器、照相机、镜子、护目镜和眼镜，这些表面可以代表“商业应用中防雾和去雾的可行解决方案”。

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