超级蓝宝石纳米结构可抵抗划痕、眩光、雾和灰尘

无论你摔多少次，手机屏幕都不会划伤；防眩光眼镜；不会积尘的挡风玻璃。由于一种生产蓝宝石的新方法，这些都是可能的

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现了赋予蓝宝石超能力的技术，我们大多数人认为蓝宝石只是一颗漂亮的宝石。但蓝宝石被视为许多不同领域的关键材料，从国防到消费电子产品再到下一代窗户，因为它几乎不可能被划伤

Walker机械工程系副教授兼这项新研究的负责人Chih-Hao Chang说：“蓝宝石是一种高价值的材料，因为它的硬度和许多其他有利的性能。”。“但是，使其具有吸引力的相同特性也使得小规模制造变得困难。”Chang和他的团队希望通过新的蓝宝石基纳米结构来缓解这一挑战，正如《材料视野》中所记录的那样。纳米结构显示出这种材料迄今为止最高的纵横比，这使其能够在不完全失去刚度和硬度的情况下发挥超能力

虽然不像传统块状蓝宝石那样耐刮擦——纳米结构在这方面与钨或传统玻璃相当——但这些新的蓝宝石纳米结构具有自清洁能力，可以抵御雾、灰尘和眩光

“这非常令人兴奋，因为纳米结构传统上被认为是脆弱的，但用蓝宝石制造它们可以解决这个问题，”张实验室最近毕业的博士生、主要作者之一Kun Chieh Chien说

受蛾眼的启发，蓝宝石纳米结构的锥形轮廓增强了透光性并减少了眩光。纳米结构的高表面能和纵横比创造了一个超亲水表面来防止雾。这些结构也可以被处理成超疏水表面，使水滴从表面滚下，模仿荷叶效应

Chang实验室的研究生Mehmet Kepenekci说：“我们的蓝宝石纳米结构不仅具有多功能性，而且机械坚固，使其成为耐用性和性能至关重要的应用的理想选择。”

这项技术有很多好处。对于消费者来说，这可能会导致智能手机在具有挑战性的照明条件下更容易阅读，镜头和窗户不会起雾，摄像头不易眩光，挡风玻璃不会积尘

当我们开始下一代太空旅行时，防尘特性可以确保关键任务设备在其他行星的着陆任务中不会结块。这可能会导致在国防应用中创建更强大的红外传感器和防护窗

进行灰尘粘附实验的学生Andrew Tunell说：“仅凭重力，我们的自清洁蓝宝石表面就可以保持98.7%的无尘面积。”。“这是对现有防尘技术的重大改进，尤其有利于太空应用，因为太空中没有现成的水进行清洁。”

研究人员的目标是将这项技术变为现实，他们希望通过多种方式对其进行改进。他们正在扩大制造规模，将这些纳米结构应用于更大的样品，改善机械和化学性能以提高其能力，并探索更多的现实应用 More information: Kun-Chieh Chien et al, Scratch-resistant sapphire nanostructures with anti-glare, anti-fogging, and anti-dust properties, Materials Horizons (2025). DOI: 10.1039/D4MH01844C

Journal information: Materials Horizons