模仿飞蛾的眼睛生产透明的抗反射涂层

科学家和工程师通过直接从其他生命形式(从魔术贴到著名的头列车新干线)中发现的生物机制中汲取灵感，解决了许多人类问题。因此，知道抗反射涂层的许多显着进步都受到蛾眼中发现的特殊生物结构的启发，也就不足为奇了。

作为希望躲避捕食者的主要夜行动物，飞蛾已经进化出不反光的眼睛。他们的眼睛具有周期性的纳米结构，使眼睛表面分级，而不是抛光。这会导致大多数入射光在表面弯曲，因此会穿过眼睛而不是被眼睛反射。这种纳米级阵列结构非常有效，以至于研究人员试图用其他材料模仿它来制造抗反射涂层，并取得了不同程度的成功。

然而，尽管纳米科学最近取得了进展，允许在各种实际应用中采用这种想法，但在可扩展性和制造成本方面仍然存在障碍需要克服。为了解决这些问题，东京理科大学和 Geomatec 有限公司的科学家们一直在研究一种生产蛾眼纳米结构和透明薄膜的新策略。在发表在Micro and Nano Engineering 上的最新研究中，他们提出了一种很有前景的方法来大规模制造蛾眼模具和薄膜。

尽管这个研究团队之前已经成功地制作了由氧离子束蚀刻的玻璃碳制成的蛾眼模具，但这种方法是不可扩展的。东京理科大学的 Jun Taniguchi 教授解释说：“生产玻碳基板需要使用粉末冶金技术，这很难用于生产大面积的模具，为了克服这一限制，我们尝试仅使用薄层玻璃碳沉积在一个大的普通玻璃基板上。”

此外，为了使这种新策略可行，该团队这次选择使用电感耦合等离子体 (ICP) 系统，而不是之前使用的电子回旋共振离子源。虽然两种设备都可以使用集中的氧离子束蚀刻玻璃碳，但 ICP 技术产生更宽的离子束照射范围，更适合在大面积结构上工作。

在使用不同的 ICP 参数进行测试后，研究人员确定两步 ICP 蚀刻工艺是获得高质量纳米结构模具的最佳方法。然后，他们使用该模具使用紫外线固化树脂生产具有蛾眼纳米结构的透明薄膜。

这种薄膜的光学性能非常出色;它对可见光范围内的光的反射率仅为 0.4%，比没有蛾眼纳米结构的类似薄膜低 10 倍。更重要的是，光通过材料的透射率也增加了，这意味着使用薄膜来减少反射光并不会影响光学性能。

Geomatec首席技术官Hiroyuki Sugawara 先生强调了这种抗反射薄膜的许多可能应用，前提是它们可以在米级生产：“我们可以使用这些薄膜来提高平板显示器、数字标牌、以及自 大流行开始以来到处使用的透明亚克力板。此外，抗反射涂层也可能是提高太阳能电池板性能的有效方法。”

这项研究展示了如何通过使它们的制造更容易扩展来扩大生物启发结构的用途。这些进步也有助于保护自然，以便我们可以不断从其他物种那里获得有用的想法。

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