文 献 综 述

1 引言

在人们的日常生活中增透膜可以说是无处不在，显示器、汽车挡风玻璃、眼睛和光学镜头等光学器件基本上都无法离开增透膜而独自发挥出令人满意的功效。随着科学技术的进步和发展，如今一些基本的制备手段：如溶胶凝胶法^[1]、静电纺丝法^[2]、乳液聚合法^[3-5]、光固化法^[6-8]和引发剂化学气相沉淀法（iCVD），都能使增透膜达到较高的透射率（大于99%），对于它的研究也就进入高性能、高效率和高功能化的新阶段。常规二氧化硅增透膜由于表面含有极性基团-OH，对水和有机物的亲和性很大，很容易吸附环境中的水和有机物而导致透光率下降，这对于资源的浪费非常严重。为了响应国家可持续发展计划并解决这一问题，前辈们做了大量的工作,主要是往胶体中加入适量的疏水基团硅甲基^[9]，这虽然能使其疏水性能得到很大提高，但对于其疏油效果并没有明显提高。与其相比，氟原子由于其电负性（3.98）时所有元素中最大的，而其范德华原子半径（0.135nm）又是除氢以外最小的，且原子极化率（0.557）又是最低的，因此，氟原子与其他元素形成的单键键能比碳原子与其他元素形成的单键键能大，且键长较小；同时，含氟化合物的碳碳键由于受氟原子空间屏障效应的保护，其他原子不易侵入，所以更稳定，因此含氟化合物及其聚合物具有耐热性高、化学稳定性好、表面自由能低等优点^[10]。本实验以水为溶剂，以乙烯基三乙氧硅烷（VTEOS）、含氟丙烯酸（如全氟癸基丙烯酸酯）为原料，利用乳液聚合、紫外光固化及iCVD方法，制备易清洁增透薄膜。

2 基本原理

2.1 增透膜的减反射原理

为了减少基底材料表面的光线反射，最简单的办法是镀制一层折射率介于基底与空气折射率之间的薄膜，根据干涉原理和菲涅尔公式，得到镀膜后材料表面的反射率公式：

是空气折射率，是基底折射率，是两束反射光的相位差，当薄膜的光学厚度时，反射率R取得极小值，此时反射率为，当时，理论反射率R=0，取光学玻璃折射率 =1.5，空气折射率 =1.0，理想单层增透膜的折射率 =1.22。

2.2 易清洁原理

以荷叶为代表的表面自清洁效应，被称为”荷叶效应”，是由粗糙表面上微米-纳米符合结构的乳突以及表面疏水的蜡状物质共同引起的。这些自清洁表面具有很好的超疏水性，以及较强的抗污染能力，即表面污染物如灰尘等可以被滚落的水滴带走而不留下任何痕迹。自清洁涂层具有节水、节能、环保等优势，越来越受到人们的广泛关注，是目前材料学科研究的热点之一^[11]。

在荷叶粗糙的表面上，水珠只是与荷叶表面乳瘤的部分蜡质晶体毛茸相接处，明显的减少了水珠与固体表面的接触面积，扩大了水珠与空气的界面，水珠通过扩大的表面积获得了一定的能量，在这种情况下，水珠不会自动扩展而是一直保持球体状。在植物表皮上存在的微尘废屑，尺寸一般比表皮的蜡晶体微结构大，所以只落在表面乳瘤的顶部，不但接触面积很小，而且由于大多数微尘废屑比表皮蜡晶体更易湿润，当水滴在其表面滚动时，微尘废屑就粘在了水珠的表面。微尘废屑和水珠的粘合力又比它们与荷叶表面的粘合力大，所以容易被水珠卷走。对于非常光滑的表面，液滴的接触角比较小，液滴滚动比较难，而且微尘废屑与表面的接触面积大，粘合牢固，水滴经过后，只是从水滴的前端移动到了水滴的后部，但仍然黏在固体的表面上，疏水颗粒更易黏在这样的表面上^[12-13]。

基于”荷叶效应”的超疏水表面可以通过两种方法来制备：一种是利用疏水材料来构建表面粗糙结构；另一种是在粗糙表面上修饰低表面能物质。可见，制备超疏水表面的关键是有效构筑粗糙的表面结构以及进行表面化学修饰。