(Phys.org) — Poreuze films, die in combinatie met nanodeeltjes vergelijkbare eigenschappen gebruiken als die in mottenogen, worden ontwikkeld tot robuuste, zelfreinigende antireflectiecoatings voor gebruik op zowel kunststof als glas.

Details van de coatings, die zijn ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Cambridge, werden onlangs beschreven in het tijdschrift Nano-letters .

Antireflecterende coatings moeten zo min mogelijk licht breken om effectief te zijn, maar het is buitengewoon moeilijk om ze als een enkele laag te produceren. In het afgelopen decennium is onderzoekers hebben gedistribueerde coatings ontwikkeld, die dit oplossen door de structuur van mottenogen na te bootsen.

De antireflecterende eigenschappen van mottenogen komen niet uit een enkele laag, maar van een zeshoekig patroon van kleine bultjes. De ruimtes tussen deze bulten zijn zo klein dat binnenkomende lichtstralen het oogoppervlak als een enkele laag zien, in wezen de interface tussen de lucht en het oppervlak verwijderen, waardoor motten 's nachts kunnen zien en minder zichtbaar zijn voor roofdieren.

Het probleem met synthetische versies van mottenoogcoatings is dat de kleine ruimtes die de coating in de eerste plaats antireflecterend maken, zeer snel verstopt kunnen raken met vuil, waardoor het antireflecterende effect verloren gaat.

Professor Ulli Steiner en collega's van het Cavendish Laboratory hebben een nieuwe coating ontwikkeld die zowel antireflecterend als zelfreinigend is. Om het te ontwikkelen, Professor Steiner en zijn mede-uitvinders bedachten een strategie om lagen plastic te maken met zeer goed gedefinieerde kleine poriën, vergelijkbaar met mottenogen. Maar door de poriën groter te maken dan in de meeste andere soorten mottenoogcoatings, ze waren in staat om titaniumdioxide-nanokristallen in de structuur op te nemen.

Deze nanokristallen zijn fotokatalytisch - als er licht op valt, ze beginnen het vuil af te breken dat de poriën verstopt, totdat er alleen nog koolstofdioxide over is, en water dat van het oppervlak verdampt, waardoor het materiaal zelfreinigend wordt.

In vroege tests van het materiaal, de titaniumdioxide-nanodeeltjes waren in staat om binnen 90 minuten alle oliën in een vingerafdruk af te breken. De coating is in staat de meeste standaard koolwaterstoffen af ​​te breken die de meeste poreuze antireflecterende coatings verstoppen.

Het baanbrekende onderzoek is de eerste keer dat deze nanodeeltjes effectief zijn verwerkt in antireflecterende coatings, het verhogen van de mogelijkheid van antireflectie, zelfreinigend glas of kunststof.

De coating hecht zich aan het substraat door middel van sol-gel-chemie, wat resulteert in een duurzame hechting en een coating die niet afbladdert.

Hoewel het materiaal momenteel alleen geschikt is voor buitentoepassingen, omdat het ultraviolet licht nodig heeft om fotokatalyse te laten plaatsvinden, het team plant meer tests om te zien of het materiaal in de toekomst kan worden aangepast voor binnenverlichting, die een breed scala aan potentiële toepassingen zou openen.

Het team bekijkt momenteel toepassingen in de bouw van glas en zonnecellen, aangezien veel van het zonlicht zonnecellen zijn bedoeld om op te vangen en om te zetten in energie, stuitert eenvoudig van het oppervlak, en huidige antireflectiecoatings raken gemakkelijk verstopt met vuil. "Bij het opwekken van energie uit zonnecellen, je moet vechten voor elke procentuele winst in efficiëntie, " zei professor Steiner. "De coating die we hebben ontwikkeld combineert twee interessante wetenschappelijke principes, en kan de hoeveelheid licht die in de zonnecellen valt, vergroten."