最新研究成果：可高通量纳米制造技术制备的蓝宝石纳米结构材料

最新研究成果：可高通量纳米制造技术制备的蓝宝石纳米结构材料

近日，“Materials Horizons”（材料视野）期刊发布一项美国德克萨斯大学奥斯汀分校的研究成果，研究团队开发了一种可使用高通量纳米制造技术制备的蓝宝石纳米结构材料，这种蓝宝石作为窗口材料或光学元件，具备超乎寻常的抗刮擦、耐污染、抗眩光性能。

蓝宝石纳米结构SEM图

高达2.1的纵横比是目前发表报告文献中的最高值。通过仿生学研究，人们知道自然界中微纳米结构可以产生很多特性。最近研究表明，具有较高纵横比的纳米结构可以形成更广泛的波长带进行抗反射和增强的压力鲁棒性，以维持超疏水性。然而它也会降低结构的机械鲁棒性。因此，生物启发的纳米结构的一个关键挑战和一个促成因素是如何设计具有增强的机械耐用性的结构。

蓝宝石兼具强度、刚度、硬度，是一种提升器件机械和耐用性的备选材料。但蓝宝石的加工是一项挑战。研究团队通过可扩展的纳米光刻和高级图案转移过程启用，制造的纳米结构以330 nm的周期和低表面粗糙度完美地排序。使用分光光度计表征了制造的样品，并证明了宽带全向反射效果。蓝宝石纳米结构还通过使用表面功能来控制表面能，表现出抗污染和依赖水的特性。此外，制造的结构通过减少与颗粒的接触区域来表现出抗粉状特性。蓝宝石纳米结构的压痕模量和硬度是使用纳米凹陷来表征的（在90 nm的最高深度下，测得的模量和硬度分别为182 GPA和3.7 GPA），并且发现与散装玻璃和耐刮擦的钨金属相似。

这些结果表明该蓝宝石纳米结构可以在防护窗口，红外光学元件和传感器表面中找到应用于极端环境中的应用。

论文地址：doi：10.1039/d4mh01844c