中国研究人员发明自清洁玻璃 利用电场在几秒钟内去除灰尘颗粒

盖世汽车讯 如果窗户只需轻轻一按开关就能自动清洁，那会怎样？目前还没有完全实现，但正在不断接近。据外媒报道，中国的研究人员研发出一种透明、易于生产的自清洁玻璃，只需10秒即可利用电场去除颗粒。

图片来源：期刊《Advanced Science》

这项创新解决方案提供了一种无需用水且可持续的传统清洁方法替代方案，它不仅可以应用于地面车辆和建筑物，还可以应用于火星表面探测器上的太阳能电池板。

根据发表在《Advanced Science》期刊上的研究成果，玻璃能够实现对有机和无机颗粒的自清洁，并在几秒钟内显示出超过95%的自清洁效率。

灰尘无处不在，无论清洁多少次，总能找到方法沉积在表面。地质因素（风蚀、岩石粉碎）和生物因素（花粉、孢子）以及人为因素（建筑、采矿）都会造成表面颗粒污染，这些污染通常会降低窗户面板的可见度，并通过遮挡阳光利用组件来降低光伏电池的性能。

传统的水和清洁剂清洁方法不仅资源密集，还会污染环境，尤其是在高层建筑中，还存在人工清洁人员安全性方面的担忧。自然界中有很多自清洁表面的优秀案例，例如荷叶和蝉翼，它们的表面超疏水特性与水滴共同作用，去除表面的灰尘和碎屑。

科学家们模仿生物材料的这些特性，创造出自清洁表面，但其功效依赖于湿度等天气条件，限制了它们在无水环境中的应用。虽然利用电场驱动颗粒运动的静电方法在去除空气中的颗粒方面已显示出良好的效果，但它们往往难以去除粘附在表面的颗粒。

研究人员设计的透明可覆盖自清洁玻璃克服了现有问题，使用方波电信号（5 kV，10 Hz）在10秒内去除97.79 g/m²的颗粒，效率高达97.5%。该玻璃还表现出颗粒屏蔽效应，在电场开启后，可防止移动颗粒沉积在清洁表面上。

自清洁玻璃采用夹层结构，底层由石英玻璃构成。在玻璃层上激光蚀刻氧化铟锡（ITO）电极。最后，在ITO电极上覆盖一层聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜作为绝缘介电层。

研究人员认为，了解这些粒子在电场作用下如何移动和分离，是开发出能够在地球和外太空的无水和恶劣条件下良好运行的自清洁表面的关键。

借助实验观察和理论建模，他们对自清洁玻璃进行了同样的研究，发现带电粒子在施加电场作用下主要存在两种机制：异常的反向横向传输和跳跃行为。

研究团队还分析了驱动粒子运动的推拉力（库仑力、介电泳力），以及阻碍粒子在表面运动的粘性力（范德华力）。

该研究提出了一种自清洁玻璃，它不仅可以应用于各种表面而不会影响其原有功能或透光率，而且还可以通过可持续的无化学工艺进行维护。