Aby ekrany smartfonów stały się lepiej widoczne w słoneczne dni, badacze szukają inspiracji w oczach ćmy
Jeśli pominąć ogólny wygląd, ćmy (w końcu brzydkie kuzynki motyli) mają w sobie coś niezwykłego, a mianowicie oczy. Ich wyjątkowość polega na tym, że nie odbijają światła. Oczy pokryte są niezwykłymi strukturami podfalowymi, które pozwalają zminimalizować odbicie światła. Zainspirowani antyrefleksyjnymi nanostrukturami pokrywającymi oczy ćmy badacze opracowali nowatorską i ekonomiczną platformę do zwiększania skali wytwarzania nanostruktur o długości fali na dużych i niepłaskich powierzchniach. „To niesamowite, w jaki sposób natura wykorzystuje nanostruktury”, mówi Parvaneh Mokarian, koordynatorka finansowanego przez UE projektu SUN-PILOT. Zainspirowanie się przyrodą było jednak przypuszczalnie najłatwiejszą częścią projektu. Znacznie trudniejsze było zaprojektowanie i opracowanie czystej, niezawodnej i ekonomicznej techniki nanowzorcowania oraz odpowiednich materiałów, które mogą być skalowane, dla użytkowników komponentów optycznych i partnerów z branży motoryzacyjnej. „Nasz projekt dotyczy alternatywnej technologii dla różnych zastosowań”, wyjaśnia Mokarian, pracująca jako profesor nadzwyczajny w Szkole Chemii i Centrum Badań nad Zaawansowanymi Materiałami i Bioinżynierią (AMBER) w Trinity College w Dublinie, które jest finansowane przez Science Foundation Ireland. „Chociaż istnieją różne techniki wytwarzania tych nowych wzorów, wiele z nich ma pewne ograniczenia. Na przykład w przypadku technik litograficznych nie ma możliwości zmniejszenia skali ze względu na rozdzielczość światła czy elektronów. A jeśli chcemy tworzyć te nowatorskie wzorce na większą skalę i na zakrzywionych powierzchniach, będzie to bardzo drogie”.
Od optyki po motoryzację i inne zastosowania
Wyobraźmy sobie, że ekrany smartfonów nie odbijają światła słonecznego z otoczenia. A co gdyby deski rozdzielcze samochodów potrafiły się same czyścić? Wszystko to jest możliwe dzięki zastosowaniu nanoteksturowania o długości podfalowej. W tym kontekście prace w projekcie SUN-PILOT prowadzono w dwóch kierunkach. Pierwszy z nich objął przemysł optyczny, w którym opracowuje się powierzchnie antyrefleksyjne. „Dzięki tej technologii możemy oglądać obraz na ekranie smartfona bez odblasków”, mówi. „Struktury nanowzorców stanowią jedną z alternatyw dla powłok”. Drugi dotyczył przemysłu motoryzacyjnego i formowania wtryskowego części z tworzyw sztucznych. Branża jest także zainteresowana alternatywami dla powłok na ekrany antyrefleksyjne, kolorowymi elementami z tworzyw sztucznych otrzymywanymi poprzez barwienie w masie oraz strukturami zapobiegającymi powstawaniu odcisków palców. „Od początku wiedzieliśmy, że będzie to niezwykle wymagający projekt”, mówi Mokarian. „SUN-PILOT nie był typowym projektem, który prowadzi do stopniowego zwiększania wiedzy”. Jedenastu partnerom z sześciu krajów europejskich udało się osiągnąć dwa cele. Po pierwsze, opracowali przełomową technologię na poziomie pilotażowym w celu zwiększenia wydajności i wskaźnika kosztów urządzeń dla przemysłu optycznego. Dokonano tego poprzez pilotażowe wytworzenie odpornych na zarysowania i zużycie nanowzorcowanych antyrefleksyjnych powierzchni optycznych. Po drugie, przemysł motoryzacyjny skorzystał na optymalizacji procesu i materiałów dodatkowych, mających zastosowanie na formach wykonanych dowolną metodą nanowzorcowania, do formowania wtryskowego w celu wytworzenia funkcjonalnych powierzchni przy niższych kosztach niż w przypadku istniejących metod laminowania. Nasza analiza cyklu życia pokazuje również, że technika nanowzorcowania SUN-PILOT jest bardziej ekologiczna niż konwencjonalne metody powlekania zarówno w przemyśle optycznym, jak i motoryzacyjnym. Wybiegając w przyszłość, Mokarian zauważa, że liczba branż i potencjalnych zastosowań powinna się zwiększać wraz z rozwojem rynku ekranów dotykowych. Przyszłe potencjalne zastosowania wydają się nieograniczone. Na przykład samochody przyszłości będą autonomiczne i wyposażone w liczne czujniki. Nanowzorcowanie może zwiększyć czułość czujników. „Zainteresowanie projektem jest bardzo duże”, twierdzi Mokarian. „Zgłaszają się do nas na przykład duże firmy, które pracują nad ekranami lub zajmują się formowaniem wtryskowym części z tworzyw sztucznych. Jednak jeszcze nikomu nie udało się stworzyć techniki nanowzorcowania odpowiedniej do masowej produkcji i zastosowań przemysłowych. Wiele małych firm pracuje nad różnymi technikami mającymi umożliwić rozwiązanie tego problemu. To dopiero początek”.
Słowa kluczowe
SUN-PILOT, ćmy, optyka, nanostruktury, technologia nanowzorcowania, powierzchnie antyrefleksyjne
