表面起霧是水蒸氣在光學界面冷凝形成光散射微滴的現象，常見于眼鏡、車窗、太陽能電池板等透明表面，不僅造成視覺障礙和透光率下降，還會導致能源效率降低等系統性問題。當前防霧技術主要分為被動型策略（通過疏水或親水涂層調控水滴行為，但存在耐久性差、易飽和及光學穩定性不足等局限）和主動型策略（依賴外部能量輸入如熱、光來抑制冷凝，但受限于能耗問題和低光照條件下的性能衰減）。實現長效防霧的核心挑戰在于如何將被動機制的可持續性與主動系統的環境適應性有機結合，以應對真實環境下動態變化的濕度與溫度條件。
近日，大連理工大學翁志煥教授團隊通過向聚乙烯醇網絡中引入具有扭曲非共面結構的磺化雜萘聯苯聚芳醚砜酮，成功開發出兼具高透明度、優異界面穩定性與長效防霧性能的智能涂層。研究表明，扭曲分子結構的引入顯著增強了聚合物網絡的自由體積與氫鍵作用，形成了獨特的雙模式孔道結構，其中小尺寸孔道（2.00 ?）有效捕獲水分子，大尺寸孔道（4.48 ?）促進水分子快速傳輸，實現了"高效吸濕-快速擴散"的協同效應。團隊進一步利用SPPESK自身的光熱特性與銫鎢青銅納米顆粒的協同作用，使涂層在保持92%可見光透射率的同時，具備優異的光熱響應性能。在1太陽光強照射下，涂層表面溫度3分鐘內可升高28.5℃，有效抑制水汽冷凝并加速除霧。該涂層在40%-60%濕度環境下防霧效果可持續近60天，經過30次冷熱循環和紫外老化測試后仍保持90%以上透光率，在眼鏡、汽車玻璃等實際場景中表現出顯著優于商用產品的性能。這項研究為解決光學界面在動態環境下的長效防霧難題提供了創新解決方案，在汽車視窗、農業溫室等領域具有重要應用前景。
該工作以“Long-lasting and stable anti-fog coating combined with active and passive strategy”為題發表在《Nature Communications》上（Nat. Commun. 2025, 16, 9003），文章第一作者是大連理工大學博士生張慈劍，研究獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目資助。
圖一：氫鍵防霧系統的設計、制備與驗證
圖二：防霧機制的探索
圖三：PVA-SPPESK-CTB涂層的防霧功能與多場景應用
該研究通過分子結構的創新設計，實現了自由體積調控與光熱效應的協同，為解決長效防霧提供了可行的材料解決方案。展望未來，研究團隊將致力于推動該技術向產業化方向邁進，重點優化涂層的自修復性能和環境適應性，以應對更復雜多變的實際應用場景。同時，團隊將探索該技術在柔性電子設備、大型建筑玻璃幕墻、醫療防護設備等更廣泛領域的應用潛力，進一步拓展其產業化路徑。通過材料配方優化和制備工藝創新，團隊計劃開發出適用于大規模生產的涂層技術，為汽車視窗、農業溫室、航空航天等重要領域提供可靠的防霧解決方案，最終實現該技術從實驗室研究到產業化規模生產的成功轉化。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64055-0
- 中科院化學所邱東研究員團隊《Adv. Sci.》：強粘附、高效防霧涂層 2022-03-16
- 南洋理工大學陳忠教授、Rawat教授 : 以高分子聚合物為基底的具耐久性的高透光防霧涂層制備 2021-12-24
