高透明防雾玻璃表面的制造

玻璃起雾是一个广泛而众所周知的问题，仍有待解决。 当物体的温度低于其所在的潮湿环境时，物体表面就会发生起雾现象。例如，当戴眼镜的人从寒冷的室外走进温暖的房间时，眼镜就会起雾。其他受到起雾影响的玻璃表面的例子，包括头盔护目镜、潜水镜、车镜和一般 的窗户。起雾的原因是水以小液滴的形式凝结在表面上。这些液滴会散射透射光，从而导致透过玻璃的视野变得模糊 (见 图 1 A 和 B)。防雾表面可避免分散液滴在表面上形成，实现此状态的方法是提高表面的可湿性，以便液滴在表面上完全 散开 ( 图 1 C)。挑战在于找到玻璃的最佳表面形态，从而同时实现高可湿性和最低散布。

最近，奥地利多恩比恩应用技术大学微技术研究中心与 Spectra-Physics 合作开发出一项以飞秒激光器为基础、用于制造功能表面的工艺 ClearSurface ™ 。ClearSurface 工艺使 用工业飞秒激光器 Spirit ® One ™ ( 图 2)，在各种基板上实现超亲水和 / 或超疏水表面 ( 小水滴接触角在 5°与 160°之 间 ) 的快速、灵活的制造。通过调整激光器参数，可以精确控制产生的接触角和表面粗糙度。

为了调查由激光构造的表面对潮湿状态中的光传输的影响，我们制造了一块玻璃晶片，其中一半为激光构造， 另一半为原始玻璃。然后，我们将这块玻璃暴露在去离子水蒸汽中，并在试验结构的前面拍照。图 3 显示单词 “transparency”通过潮湿的原始玻璃显得模糊 ( 图 3 A)， 但通过潮湿的构造玻璃显得清晰 ( 图 3 B)。结果表明，使用 Spirit One 飞秒激光器在玻璃表面上生成图样，可以制造高透明防雾表面。可湿性和传输都可通过图样几何和周期进行控制，然而，必须为预期的使用案例优化超亲水湿润行为与视觉感知之间的权衡。

本文由 Spectra-Physics 光谱物理公司提供

作者：Spectra-Physics 应用实验室