戴上口罩后，如何优雅地佩戴眼镜

戴口罩后最大的烦恼之一就是冬天眼镜会起雾不管你是刚走到外面，还是刚进房间，眼睛突然就朦胧了对此，苏黎世联邦理工学院的科学家们想出了一种新方法——让镜片在一定的光刺激下自发发热，而无需擦拭，从而避免一些化学物质破坏原有的镜片涂层

自从戴上口罩后，我走在路上就多了一个动作:用手按住口罩上鼻梁两侧的金属条尤其是冬天，因为自己呼出的热气会顺着口罩和面部的缝隙爬进眼镜里，像涨潮一样在镜子上留下一层水珠，会产生雾气，幸运的话，雾很快就会退潮但如果你非要从外面走进地铁站，你会发现眼镜的外面也蒙上了一层雾气

眼镜起雾实际上是由于眼镜与周围空气的温差，使水蒸气凝结成水的过程值得一提的是，镜头上还有几个额外的膜来减少反射，水，油和蓝光等它们往往属于疏水材料，水很难粘在镜面上形成水滴这些小水滴会把入射光散射到各个方向，导致人看不清

这时候，如果你被动的等待眼镜上的水滴蒸发掉驱散雾气，你可能就要戴着这样一副朦胧的眼镜继续走上几分钟了但是你还能做什么呢

德莫斯·普利卡·科斯是苏黎世联邦理工学院热力学系主任，新兴技术热力学实验室创始人，主要从事界面和热力学方面的研究普利卡·科斯和他的同事们对眼镜起雾非常感兴趣，大约在6年前就开始思考如何开发一种新的眼镜涂层他们期待这种涂层不仅能快速除雾或防起雾，还能配合现有技术实现量产最近，普利卡·科斯的团队在《自然纳米技术》杂志上发表了他们的最新成果

让眼镜自己发热。

这项新技术的特别之处在于它模仿了汽车后窗的除霜器有车的人应该知道，后窗玻璃上的横线其实是电热丝，目的是通电加热加速蒸发，从而达到除霜/除雾的效果可是，与主动提供能量相比，普利卡·科斯和他的同事们认为，我们是否可以在日常环境中使镜头的某些区域自热，以减少温差，从而防止雾的产生或加快除雾速度

"人们通常利用深色表面吸收光线并将其转化为热能."普利卡科斯团队的博士生Evstrex Mitridis说但我们知道，眼镜必须足够透明，所以需要设计一种特殊的透明镀膜，既能有足够高的透光率，又能达到类似于深色表面的效果:吸收足够的红外线，使物体升温

科学家们已经知道，对于金属纳米粒子来说，当金属表面自由电子的振荡频率与入射光的频率相当时，就会发生共振，因此会对相应波长的光产生很强的局部吸收作用，同时允许其他波长的光通过它的共振频率经常出现在可见光波段

如今，在一些人造光学超材料中，科学家经常将特定形式的纳米颗粒嵌入不同的表面，并堆叠起来，形成一种多层结构他们可以调整纳米粒子的大小，位置和方向，或者改变每层纳米粒子的厚度，从而调节光与纳米粒子的相互作用，使材料表现出不同的光学性质例如，等离子体的共振频率被拓宽到近红外波段这也是普利卡·科斯团队最终选择的策略

这个研究团队的想法:制备一种超材料涂层，尽可能多的透射可见光，尽可能多的吸收近红外光。

但该版本涂层的可见光透过率只有36%左右，吸收率在30%~40%左右这很可能会影响镜片的透光度，以及最终的清晰度和畸变因此，在接下来的三年里，普利卡·科斯和他的同事们一直在试图优化材料结构，以期找到更好的眼镜光学涂层而自然界的突变会发生在哪里

三年后...

导电复合材料中经常用到逾渗阈值和逾渗现象这类材料有一个很重要的特点:其电导率会伴随着导电颗粒体积分数的增加而非线性增加，在某一临界值处突然增加，变化幅度超过10个数量级，然后非线性下降

根据逾渗的原因，我们可能推测，伴随着纳米金浓度的增加，当这些纳米金形成连续的网络时，材料的光学性质突然迅速增加这就是这个研究团队的想法和做法他们想用这种逾渗概念来找到眼镜涂层的光学性能阈值

与2019年使用的金纳米颗粒相比，他们这次选择使用传统的热蒸发工艺来制备纳米金薄膜据他们介绍，当金沉积在基底上时，会先形成岛，但这些岛的面积很小，相互独立，很难产生集体共振，伴随着更多的黄金沉积，这些岛屿将被电连接起来，成为一个更大的互联网络

事实上，这种纳米金薄膜夹在两层二氧化钛中间当纳米金膜厚度为4.75 nm时，这种结构的材料具有最大的近红外光吸收率——约36.9%，且可见光透过率高，几乎不吸收可见光——例如，近红外光吸收率=吸收的近红外光/吸收的入射光

更重要的是，这种新涂层甚至可以在一束阳光的辐射下将玻璃加热8.3℃，即使在0.6太阳辐射下，温度也能升高5.4℃。

当然，实际应用中可能会遇到很弱的太阳辐射，那么这种涂层还能起到加热的作用吗。

幸运的是，眼镜有两个镜片，所以很容易实现控制测试:其中一个镜片涂有他们新开发的超材料，另一个未经处理首先，普利卡·科斯的团队将眼镜放在户外，暴露在阳光下5分钟然后，戴口罩的研究人员戴上眼镜，呼出一口气很明显，未经处理的镜片完全起雾，而涂有超材料的镜片即使在这种非理想条件下也能保持完全的能见度

Pulika Coase和他的同事甚至将涂有这种涂层的聚酯/二氧化硅晶片带到瑞士山区，以证明其在恶劣的户外条件下的防雾/除雾能力。

试一试

说到产品，目前市面上的主打产品防雾湿巾，就是擦拭后在镜片上留下一层膜，防止起雾它们只包含亲水或疏水材料，但在擦拭过程中可能会破坏原有的镜片涂层至于原理，他们主要是通过调整表面润湿性来改变水滴与镜片表面的接触角，与普利卡科斯团队的策略完全不同

比如超亲水材料可以将水滴铺展形成水膜，让光线可以通过所以镜片看似肉眼透明，实际上并不能阻止水蒸气的凝结而亲水表面的表面能较高，容易吸附污垢，灰尘，油滴等杂质，仅少量杂质就能削弱超亲水表面的性能

说到超疏水表面，我们可以想象一下荷叶上的露珠——超疏水表面是在模仿荷叶的结构，让水滴不粘在表面而离开但是要制备出如此完美的仿生结构，是一件非常具有挑战性的事情因此，聚集在表面的水滴不会总是如你所愿及时滑下，它们很可能会不断地占领表面，从而使其最终失去功能

至于普利卡·科斯新研发的基于纳米金的镜片涂层，无疑会起到防雾/除雾的作用，但能否满足长期使用的需求并完胜目前的产品，还有待检验。

适当的屏住呼吸也是一个很好的技巧。

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