Наноструктурированное стекло на основе крыла бабочки

Питтсбург (США) — вода, кровь или масло. Исследователи уже разработали множество самоочищающихся поверхностей, которые позволяют этим жидкостям легко отслаиваться. Но материалы, ранее изготовленные в лаборатории, были не очень прозрачными. Эта проблема была решена американскими исследователями материалов с помощью тонкого наноструктурированного стекла. Как сообщают в журнале «Материалы Горизонтов», в качестве модели выступили самоочищающиеся и полностью прозрачные крылья стеклянного крыла бабочки. Для оптимизации отдельных этапов производства им могут помочь компьютеры, которые выбирают наиболее подходящие параметры по сравнению с методом машинного обучения.

Пол Леу и его коллеги из Университета Питтсбурга обрабатывали тонкие пластинчатые силикатные стекла в два этапа. Во-первых, они использовали ускоренные ионы различных газов, таких как гексафторид аргона, кислорода или серы, для травления асимметрично расположенной наноструктуры на поверхности стекла. Они достигли чрезвычайно высокой прозрачности для видимого света — 99,5%. Поверх этого наноструктурированного слоя они поместили слой диоксида кремния в плазменную камеру, которую затем обработали фторсиланом и стабилизировали.

Изготовленный таким образом стеклянный материал был не только особенно прозрачным, но и отталкивал различные жидкости, такие как наноструктурированная поверхность. Исследователи материала называют это свойство омнифобным. «Кроме того, наши очки не запотевают даже в очень влажной атмосфере», — говорит коллега из Leus Саджад Хаганифар. По словам исследователей, до сих пор ни один другой материал не смог объединить все эти свойства.

Машинное обучение, метод, относящийся к области так называемого искусственного интеллекта, помогло в процессе производства. Компьютерный алгоритм выбрал наиболее перспективные параметры испытаний, такие как давление, температура или расход газа. В результате Leu и его коллеги смогли заранее исключить большое количество возможных условий испытаний и, всего после нескольких десятков прогонов испытаний, относительно быстро нашли лучшие параметры процесса для своих прозрачных и омнифобных стекол. Исследователи также видят потенциальное применение в оптических измерительных приборах, которые должны работать безупречно даже во влажной среде или в новых, устойчивых к загрязнениям защитных очках для дисплеев смартфонов и ноутбуков.