近日，中國科學院深圳先進技術研究院功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員團隊聯合香港城市大學張文軍教授，研發出從紫外到紅外波段具有高透光率的超薄金剛石納米膜，并具有防霧、水下自清潔和抗磨損特性，為光學透鏡、海洋精密儀器、高清監控、紅外傳感器等重要領域提供了表面防護新策略，研究成果“UV-to-IR highly transparent ultrathin diamond nanofilms with intriguing performances: Anti-fogging, self-cleaning and self-lubricating”已在線發表于國際材料著名期刊Applied Surface Science上（Applied Surface Science, 2020, DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.146733, JCR1區，IF=5.155）。 

△ 圖（a）45nm超薄金剛石納米膜；（b）50和100納米金剛石膜石英玻璃在紫外—可見光波段的透光率；（c）50和100納米金剛石膜石英玻璃在紅外波段的透光率；（d）粘附食用油的鍍膜石英片在水下自清潔和水下油的接觸角；（e）手機屏覆蓋鍍膜石英，白色虛線表示石英片邊界；（f）無鍍膜和鍍膜石英片置于沸水之上，黃色虛線表示金剛石鍍膜石英片邊界；（g）無鍍膜和鍍膜石英表面的摩擦系數及劃痕實驗對比。 

金剛石具有優異的光學性能、高熱導率、超高的硬度、耐磨性、抗腐蝕性、以及良好的生物相容性等，由于受傳統預形核工藝限制，一般金剛石薄膜的厚度在200 nm以上，而透光率隨著薄膜厚度的增加呈下降趨勢，難以獲得在紫外、可見光及紅外波段的高透過率。 

鑒于此，唐永炳研究員及其團隊成員黃磊、王陶博士等人通過自主研發的自組裝植晶氣相沉積法，成功制備出厚度僅為45nm的高致密金剛石納米膜，鍍膜石英玻璃在紫外—可見光波段的透光率高達90%，在水下的透光率高達98%，接近無鍍膜石英玻璃。金剛石納米膜在紅外波段具有增透的效果，鍍膜石英玻璃的透光率高達85%，比無鍍膜石英玻璃高10%。 

進一步研究發現表面處理后的金剛石納米膜具有超親水和水下超親油特性，使鍍膜玻璃在蒸汽和溫度劇變的環境下仍具有透明防霧的功能，并且在水下能夠抗油污粘附，實現水下自清潔功能。此外，這種超薄金剛納米膜具有優異的抗磨損性能，將高速運動的沙粒撞擊金剛石納米膜表面后，其表面形貌和透光率基本保持不變。并且發現鍍膜后的石英玻璃具有超低摩擦系數和自潤滑功能，摩擦系數比無鍍膜降低了三倍以上。 

目前，該寬波段高透光率的超薄金剛石納米膜可在半導體、石英、玻璃等多種商用基體材料上制備，在光學鏡頭、光學元件、監控、紅外傳感、海洋精密儀器等領域具有良好的應用前景。 

該研究得到了國家自然科學基金，廣東省科技計劃、深圳市科技計劃等項目資助。