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论文发表:Ultra-transparent slippery surface
发布时间:2020-12-30

超透明抗污表面

研究背景

      光学探测仪器广泛用于航空航天,海洋勘探,精密仪器和医疗领域。但是,在使用过程中受到外界的污染,不仅影响视野,严重时甚至损坏镜头。清理过程会增加使用成本,降低的工作效率,尤其发生在使用内窥镜监测手术过程中。然而,传统的材料很难兼顾光学性能以及抗污性能,因此,制备具有高透明度或超透明性的超级防污镜头具有巨大的应用潜力。

 

研究方法:

      本文使用嵌段共聚物胶束纳米光刻技术制备金纳米阵列,随后以纳米阵列为反向模板,制备结构有序的纳米孔表面。表面引入的纳米孔结构,可以有效的消除光反射,增强玻璃的透光性能,且其透射率高达98.5%。然而,玻璃表面的纳米多孔结构提高了材料的比表面积,促进了生物结垢,容易在使用过程中造成视野丧失,同时降低材料的血液相容性。为了避免生物污染,在氟化的纳米孔表面引入液态润滑剂,将材料与体液接触的固-液界面转化为液-液界面,提高玻璃的抗污性能。通过理论计算和实验测试证明,表面纳米孔结构产生的毛细作用力可以有效地维持表面润滑剂的稳定性,同时不影响材料的光学性能。血液相容性和细胞相容性测试结果证明,改性后的超透明玻璃具有良好的生物相容性。将注入润滑剂的超透明玻璃在全血中浸泡多次之后,仍能表现出良好的抗污能力。这种新颖的功能化的超透明材料为内窥镜(尤其是血管镜)的设计提供了新的思路,在疾病的诊断和治疗方面有巨大的应用潜力。

       相关论文发表在《Smart Materials in Medicine》,我室赵长生教授、特聘研究员魏强,德国马普所刁兆鲁博士为本文通讯作者,博士研究生张曼为第一作者。

超透明抗污玻璃的制备

玻璃-全血接触实验