Lớp phủ chống phản xạ (AR) trên nhựa có vô số ứng dụng thực tế, bao gồm giảm độ chói trên kính, màn hình máy tính và màn hình điện thoại thông minh khi bạn ở ngoài trời. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Pennsylvania đã phát triển một lớp phủ AR cải tiến trên cơ sở các lớp phủ hiện có để sản xuất nhựa trong suốt như Plexiglas gần như vô hình.
Chúng tôi đã phát hiện ra lớp phủ AR trong quá trình chế tạo các tấm pin mặt trời có hiệu quả cao hơn, Chris Giebink, phó giáo sư kỹ thuật điện và là đồng tác giả nghiên cứu nói. Cách tiếp cận của chúng tôi liên quan đến việc thu ánh sáng vào các pin mặt trời nhỏ, hiệu quả cao bằng cách sử dụng ống kính nhựa và chúng tôi cần giảm thiểu hạn chế tổn thất phản xạ.
Nhóm nghiên cứu cần một lớp phủ chống phản xạ hoạt động tốt trên toàn bộ phổ mặt trời và ở nhiều góc độ khi mặt trời chiếu qua bầu trời. Các nhà khoa học cũng cần một lớp phủ hoạt động trong điều kiện thời tiết ngoài trời trong thời gian dài.
Dù tương đối dễ tạo ra một lớp phủ chống phản xạ với một bước sóng cụ thể hoặc một hướng cụ thể, nhưng một lớp phủ phù hợp với tất cả các tiêu chí của các nhà khoa học không tồn tại. Ví dụ, lớp phủ AR của mắt kính nhằm vào một phần quang phổ hẹp hữu hình. Nhưng phổ mặt trời rộng gấp khoảng 5 lần phổ hữu hình, do đó, một lớp phủ này sẽ không hoạt động tốt cho một hệ thống pin mặt trời tập trung.
Phản xạ xuất hiện khi ánh sáng truyền từ môi trường như không khí sang môi trường thứ hai, trong trường hợp này là nhựa. Nếu sự chênh lệch về chỉ số khúc xạ của chúng, xác định tốc độ ánh sáng truyền qua trong một vật liệu cụ thể, là lớn - không khí có chỉ số khúc xạ là 1 và nhựa là 1,5 - thì phản xạ sẽ rất mạnh. Chỉ số thấp nhất cho một vật liệu phủ tự nhiên như magiê florua hoặc Teflon là khoảng 1,3. Chỉ số khúc xạ có thể thay đổi từ từ trong khoảng 1,3 và 1,5 bằng cách trộn các vật liệu khác nhau, nhưng khoảng cách giữa 1,3 và 1 vẫn tồn tại.
Trong một bài báo gần đây được đăng trực tuyến trên Tạp chí Nano Letters, các nhà khoa học đã mô tả một quy trình mới để thu hẹp khoảng cách giữa Teflon và không khí. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một phân tử để tạo ra các lỗ nano trong Teflon bốc hơi, từ đó tạo ra một lớp màng Teflon - không khí có chỉ số khúc xạ đã được phân loại để ánh sáng chuyển đổi nhẹ nhàng từ 1 đến 1,5, về cơ bản loại bỏ tất cả các phản xạ.
Điều thú vị về Teflon, một loại polyme, là khi bạn nung nóng nó trong nồi nấu kim loại, các chuỗi polyme lớn tách ra thành các mảnh nhỏ đủ nhỏ để bay hơi và tạo ra luồng hơi. Khi chúng rơi vào chất nền, chúng có thể tái cấu trúc lại và tạo thành Teflon, PGS Giebink nói.
Khi các phân tử được bổ sung thêm vào luồng hơi, Teflon sẽ thay đổi xung quanh các phân tử. Các phân tử đó hòa tan để lại một màng xốp nano có thể được phân loại bằng cách bổ sung thêm nhiều lỗ.
Một ứng dụng bất ngờ là cho máy bay không người lái. Đây là những chiếc máy bay có sải cánh khổng lồ được phủ pin mặt trời. Được sử dụng chủ yếu để trinh sát, những chiếc máy bay này dựa vào ánh nắng mặt trời để hoạt động trong chuyến bay gần như liên tục và do đó, máy bay sẽ thu được nhiều ánh sáng là tại góc xiên ở đó phản xạ cao nhất. Một trong những công ty sản xuất pin mặt trời này đang khám phá lớp phủ AR để xác định khả năng cải thiện lượng ánh sáng thu được bởi máy bay không người lái.
Vì công nghệ này tương thích với các kỹ thuật sản xuất hiện tại, nên Giebink tin rằng công nghệ lớp phủ có thể được mở rộng và áp dụng rộng rãi. Tại thời điểm này, các mẫu thử nghiệm hoạt động tốt trong điều kiện thời tiết của Central Pennsylvania trong hai năm với rất ít thay đổi về tính chất. Ngoài ra, lớp phủ cũng chống sương mù.
Nguồn: NASATI