蛾子眼部的納米結(jié)構(gòu)能夠減少反光從而避免被捕食者發(fā)現(xiàn)。

最近，美國和中國臺灣地區(qū)的工程師團隊發(fā)明了一款新型的增透膜。這款透明薄膜不僅能夠有效提高移動設(shè)備在烈日下的可讀性，而且可以適用于柔性屏幕，除此之外，還能起到抗污抗指紋的作用。

然而，這樣一項神奇發(fā)明的靈感，竟來源于蛾子——其眼部的納米結(jié)構(gòu)能夠減少反光從而避免被捕食者發(fā)現(xiàn)。光線穿透蛾眼的曲面上時會發(fā)生折射，當(dāng)它再次從眼部反射的時候會因為散射而避免亮光的產(chǎn)生。

我們?nèi)祟愖匀徊槐負?dān)心屏幕反光會讓昆蟲的捕食者蠢蠢欲動，但這些晃眼的亮光的確讓人無比心煩。事實上，強光可視性（Sunlight Readability）是評價顯示設(shè)備，尤其是移動顯示設(shè)備的一項重要指標(biāo)。通常，手機會自動提高顯示亮度來解決這一問題，但隨之而來的卻是耗電量的劇增。而增透膜或者說減反膜（Anti-reflection Film）則可以通過減少表面反射來顯著增強設(shè)備的強光可視性。當(dāng)然了，防反射和防眩光涂層并不新鮮，但多數(shù)都存在這樣那樣的問題，它們要么會降低光線透射率，要么會反射特定波長的光，要么容易損壞，要么昂貴。

因此，能夠使來自某一面的光線發(fā)生散射，但從另一面來的光線盡可能穿過的結(jié)實、透明的材料，有待開發(fā)。

這款“蛾眼”寬帶增透膜的誕生，就是為了在不降低屏幕分辨率的前提下，實現(xiàn)減少眩光、自潔的功能，同時保證成本較低且能夠適配移動設(shè)備。其實早前就已經(jīng)有人從蛾眼中汲取靈感，開發(fā)出了用于太陽能電池板的涂層，此外也有利用表面蝕刻來散射光線的類似涂層。

這種單層材料可以通過離心二氧化硅微球溶液獲得，方法可以說相當(dāng)簡單。然而，想要讓涂層覆蓋整個屏幕依舊是一個不小的挑戰(zhàn)。研究團隊使用了數(shù)學(xué)模型調(diào)整最佳參數(shù)，構(gòu)建出的材料上有著直徑為 100納米的凹痕，彼此相離10納米。直觀來說，相當(dāng)于1000個這樣的凹痕排成一排，才有一根頭發(fā)絲粗細。中佛羅里達大學(xué)教授吳詩聰（Shin-Tson Wu）說：“盡管這種蛾眼的結(jié)構(gòu)能夠減少表面反射，但想要用這種納米結(jié)構(gòu)制造像手機或者平板電腦屏幕那么大的增透膜還相當(dāng)困難。因為這樣的結(jié)構(gòu)太小了，高分辨率和高精度的制造技術(shù)十分必要。”

（a）單層二氧化硅（SiO2）納米顆粒的掃描電鏡照片;（b）氫氟酸（HF）酸洗前，三乙酰纖維素（TAC）基底上的納米結(jié)構(gòu);（c）蛾眼納米結(jié)構(gòu)的俯視掃描電鏡照片;（d）蛾眼納米結(jié)構(gòu)的側(cè)視掃描電鏡照片。

一塊典型的iPhone屏幕大概會反射4.4%的光線;而有了這層膜，就能夠只反射0.23%的光線了。這在實際應(yīng)用上意義重大，在陽光下它能夠令屏幕的對比度提升4倍，而在陰涼處，對比度可提高10倍。

吳教授說：“我們研發(fā)的增透膜效果明顯、成本低廉，能夠減少表面反射并提高移動設(shè)備的強光可視性?！?/p>

不僅如此，蛾眼增透膜的抗污性能也非常優(yōu)越。一般的觸摸屏都非常容易粘上指紋、皮膚油脂、汗水、灰塵和化妝品等。而具有疏水疏油性質(zhì)的增透膜則不怕這些問題。它強大自潔能力的秘密就在其納米結(jié)構(gòu)表面的兩性氟烷基分子。研究人員通過靜態(tài)懸滴 -水接觸角測試可以判斷屏幕的抗污性能。接觸角是指在固體水平平面上滴一液滴，固體表面上的固-液-氣三相交界點處，其氣-液界面和固-液界面兩切線把液相夾在其中時所成的角θ。若θ<90°，則固體表面是親水性的，即液體較易潤濕固體，其角越小，表示潤濕性越好;若θ>90°，則固體表面是疏水性的，即液體不容易潤濕固體，容易在表面上移動。而結(jié)果表明，相比于普通平面硬涂層，蛾眼納米結(jié)構(gòu)涂層的水接觸角超過 100°，意味著其自潔性能更好。

水接觸角測量：（a）普通平面硬涂層的水接觸角為91.3°;（b）蛾眼結(jié)構(gòu)涂層的水接觸角103.4°。

目前，該納米材料硬度高、柔性好和自潔能力強的優(yōu)越特性已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大的潛力，有望在移動設(shè)備和柔性屏幕等方面獲得廣泛應(yīng)用。研究人員已經(jīng)表明其數(shù)學(xué)模型可以用來優(yōu)化這一材料，他們也希望進一步挖掘這一新材料的潛能，在強度和柔性之中尋找平衡。