来自德国耶拿弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所和弗里德里希席勒大学的研究小组负责人安妮Gärtner说:“从寒冷的室外走进温暖的房间会导致眼镜起雾，使用户失明。”自动驾驶汽车中使用的激光雷达系统等传感器也可能发生同样的情况。重要的是，即使发生雾化，表面也要保持高度透明，这样才能保持功能。”

发表在光学出版集团杂志上应用光学网站Gärtner和同事们描述了他们是如何将防止起雾的聚合物涂层与减少反射的多孔二氧化硅纳米结构结合起来的。尽管论文中描述的涂层是专门为激光雷达系统设计的，但该技术可以针对许多不同的应用进行定制。

Gärtner说:“在我们的涂层系统中，防雾和抗反射性能完美地结合在一起，这在以前是不可实现的。”“用这种新涂层技术制造的样品已经在世界各地不同气候条件下的几个机载激光雷达原型中成功使用了一年。”

看清楚

本文中描述的涂层系统是根据瑞士Heerbrugg的Leica Geosystems确定的需求而开发的。Leica Geosystems开发用于地形和城市测绘的机载激光雷达测量系统。当环境和测量系统之间存在极端的温差时，光学表面有时会发生雾气，从而损害功能。Gärtner的团队与徕卡地理系统合作，开发了一种解决方案，可以控制雾和不受欢迎的光反射。

Gärtner说:“我们使用了一种聚合物，它可以起到储水池的作用，防止光学表面起雾。”“然而，聚合物材料和周围空气的折射率差异会导致不必要的反射和鬼光。为了防止这些反射，我们将防雾膜与非常小的结构(高达320纳米)结合在一起，以产生抗反射效果和透水性。”

为了制造多功能涂层系统，研究人员应用了弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所开发的AR-plas2技术。它允许在彼此的顶部创建几个纳米结构。这个过程包括在防雾涂层上蚀刻一个纳米结构，然后在上面制造第二个纳米结构。利用该技术，可以通过调整纳米结构的折射率来定制双纳米结构的设计，从而在宽光谱范围内实现极低的反射。

研究人员测试了他们的涂层系统的抗反射和防雾效果，使用分光光度计获得的反射率测量和在热水上保持光学的抗反射/防雾侧后获得的雾化测量。这些实验室测试表明，多层体系在宽光谱范围内表现出非常低的反射，这是单一纳米结构不可能做到的。此外，纳米结构不影响涂层的防雾性能。

现实世界的应用程序

由于这些结构是在标准的等离子离子辅助涂层机中生成的，因此这种新方法可以很容易地融入商业制造过程中。除了应用于几个激光雷达原型系统之外，这种涂层技术已经被用于尖端的智能手机摄像头。

研究人员目前正在探索如何将涂层系统转移到其他领域，如汽车行业的自适应照明系统或量子计算机的开发。

“光学系统变得越来越复杂，因此对图像质量的要求也越来越高，”Gärtner说。“利用纳米结构，抗反射性能可以获得令人印象深刻的结果，这通常是传统涂层无法实现的。随着我们近年来获得的基本理解，我们有信心将纳米结构涂层带到许多实际应用中。”