德州大學奧斯汀分校的研究人員開發了一種耐用的藍寶石奈米結構，可以防眩光、防塵和防霧，同時保持耐用性，有望徹底改變手機螢幕、玻璃和擋風玻璃。這種結構的設計靈感來自蛾眼和荷葉，既堅固又多功能，非常適合電子、光學、太空和國防領域等環境，目前正在開發用於實際應用。

想像一下，無論跌倒多少次，手機螢幕都能保持完美無瑕，眼鏡可以消除眩光，擋風玻璃不會積塵。由於採用一種生產藍寶石的新方法，這些很快就會成為現實。

德州大學奧斯汀分校的研究人員開發出創新技術，為藍寶石賦予超能力。藍寶石通常被視為寶石，但在國防和消費電子產品等行業中都備受重視。其卓越的硬度使其幾乎不可能被刮傷，是高性能應用的理想選擇。

「藍寶石是一種高價值材料，因為它硬度高，且具有許多其他有益特性，」沃克機械工程系副教授兼專案首席研究員Chih-Hao Chang 說。 “但這些特性也使其難以進行小規模生產。”

藍寶石樣本。圖片來源：德州大學奧斯汀分校

正如《材料視野》中所記錄的那樣，Chang和他的團隊希望利用新的藍寶石奈米結構來緩解這一挑戰。奈米結構顯示出這種材料迄今為止最高的縱橫比，這使其具有超能力，而不會完全失去其剛度和硬度。

研究：雖然不像傳統的塊狀藍寶石那樣具有抗刮擦性（奈米結構在這方面與鎢或傳統玻璃相當），但這些新的藍寶石奈米結構具有防霧、防塵和防眩光的功能，並具有自清潔功能。

Chih-Hao Chang 教授與他的實驗室成員Mehmet Kepenekci 和Andrew Tunell。圖片來源：德州大學奧斯汀分校

「這非常令人興奮，因為奈米結構傳統上被視為易碎，但用藍寶石製成它們可以解決這個問題，」Chang 實驗室剛獲得博士學位的畢業生兼主要作者之一Kun-Chieh Chien 說道。

受蛾眼的啟發，藍寶石奈米結構的錐形輪廓可增強光穿透率並減少眩光。奈米結構的高表面能和縱橫比可形成超親水錶面，以防止起霧。這些結構也可以處理成超疏水錶面，使水滴從表面滾落，模仿荷葉效果。

「我們的藍寶石奈米結構不僅功能多樣，而且機械性能也非常堅固，這使其成為對耐用性和性能至關重要的應用的理想選擇，」Chang 實驗室的研究生兼主要作者之一Mehmet Kepenekci 說道。

重要性：這項技術有多種好處。對於消費者來說，它可以讓智慧型手機在光線條件不佳的情況下更容易閱讀，鏡頭和窗戶不會起霧，相機不易眩光，擋風玻璃堅固不易積塵。

奈米結構，以及防霧和防眩光功能。圖片來源：德州大學奧斯汀分校

當我們開始下一代太空旅行時，防塵特性可以確保關鍵任務設備在著陸其他星球時不會被灰塵覆蓋。它可以用於製造更強大的紅外線感測器和防禦應用中的防護窗。

「我們的自清潔藍寶石表面僅靠重力就能保持98.7% 的無塵區域，」進行灰塵黏附實驗的學生Andrew Tunell 說。 “這比現有的除塵技術有了顯著的改進，尤其有利於太空應用，因為太空中不容易用水清潔。”

下一步：研究人員的目標是將這項技術變成現實，他們正在尋求多種改進方法。他們正在擴大製造規模，將這些奈米結構應用於更大的樣品，改善機械和化學性能以增強其能力，並探索更多實際應用。

編譯自/ ScitechDaily