具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，更清楚地了解本发明的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。除此，本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

如图1-2所示，本实施例提供了一种防护装置，其用于盖设在光学窗口(图中未示出)上，用于驱逐海水中的光学窗口(加装有防护装置时，为该防护装置)表面的微生物，所述防护装置包括玻璃基材1、第一功能层及第二功能层。高透光的所述玻璃基材1用于支撑所述第一功能层及所述第二功能层；所述第一功能层为高透光材料，其均匀涂覆在所述玻璃基材1表面，本实施例中第一功能层为压电材料3，具体为聚偏氟乙烯(PVDF)，聚偏氟乙烯(PVDF)在可见光谱内透光率可以达到96％；所述第二功能层设置在所述第一功能层远离所述玻璃基材1的表面，本实施例中的第二功能层为电极2，具体为叉指电极。

所述第一功能层或所述第二功能层用于接收来自所述光学窗口的激发信号，本实施例中该激发信号为电压信号，电极2用于接收该电压信号并向压电材料3提供电压。电极2与光学窗口之间设有引出电极21，电极2通过该引出电极21实现与光学窗口上的供电机构电连接。在接收到所述激发信号后，所述第一功能层或所述第二功能层驱逐附着的微生物，或者，所述第一功能层和所述第二功能层驱逐附着的微生物。本实施例中，当需要驱逐附着的微生物时，通过光学窗口上的供电机构产生电压信号，该电压信号经引出电极21传递至电极2，电极2在接收到电压信号后，将电压施加至所述压电材料3，然后，所述压电材料3产生机械振动并释放声波，进而驱逐附着的微生物，从而实现对光学窗口的主动防护。

本实施例的防护装置，其制造方法包括以下步骤：

步骤1：利用酸、碱或双氧水浸泡玻片，或用氧离子体轰击所述玻片，使玻片亲水化，亲水化后的所述玻片作为玻璃基材；在本实施例中，酸或碱分别为强酸或强碱，其中酸可以为质量分数＞70％的浓硫酸或质量分数＞35％的盐酸溶液，碱可以为质量分数＞30％的氢氧化钠溶液。

步骤2：在所述玻璃基材的表面沉积或旋涂压电材料形成第一功能层；本实施例中压电材料3为聚偏氟乙烯(PVDF)时，所述压电材料3采用有机金属化学气相沉积法(MOCVD)沉积在所述玻璃基材的表面形成所述第一功能层；

步骤3：利用光刻技术在所述第一功能层表面制作电极：在所述第一功能层表面甩光刻胶并固化处理，曝光电极图案后用显影液浸泡清洗，镀金后制得所述电极；

步骤4：溶解所述光刻胶，制得所述防护装置。

本实施例的驱逐微生物的方法，海水中的光学窗口上盖设有如上所述的防护装置，所述微生物附着在本实施例提供的防护装置的外表面，该方法包括如下步骤：

所述光学窗口向所述防护装置发出激发信号，

所述激发信号为电压信号，第二功能层电极2将电压信号施加至第一功能层压电材料3，所述第一功能层机械振动并释放声波，进而驱逐所述微生物。

实施例二

本实施例所提供的防护装置，其与实施例一的不同之处在于：压电材料3的材料为氮化镓，其对280nm紫外光的透过率大于60％。在该防护装置的制备过程中，压电材料3为氮化镓时，所述压电材料3采用旋涂烘干的方式在所述玻璃基材1的表面形成所述第一功能层。

本实施例中，所述激发信号还包括紫外光。由于氮化镓对280nm紫外光的透过率大于60％，因此本实施例提供的驱逐微生物的方法，进一步开可以通过光学窗口向外投射紫外光，进而实现对附着的微生物进行灭杀，提升驱逐微生物的效果。

实施例三

如图3-4所示，本实施例所提供的防护装置，其与实施例一的不同之处在于：第一功能层为半导体二维材料4，具体采用铜基底石墨烯，所述第二功能层为均匀广泛分布在所述半导体二维材料4的表面的电极2，电极2也可以为叉指电极，所述激发信号为激发光。

半导体二维材料4具有机械性能好、轻薄、可直接通过范德华力与二氧化硅、硅等基底进行粘附等特性，能够广泛应用于光电器件的制作。以石墨烯为例，其单层厚度仅为0.33nm，具有光学吸收较大、导电导热性能好、热稳定性强等诸多特性，并且，石墨烯本身在可见光(550nm)区域的透光率可达到97.7％，是一种良好的高透过率电极材料。

具体地，当光照射在诸如石墨烯等的半导体二维材料4上，会产生“电子-空穴”对，在外界偏压作用下形成光电流；进一步地，在二维材料表面分布的电极又可以实现光泵局域激发脉冲电流，其与光电流叠加作用一起实现对附着的微生物的驱逐。另外，如果利用多种(两种或两种以上)低维材料形成异质结即将两层以上不同的半导体材料薄膜依次沉积在同一基座上，可以增大电流，实现对微生物更有效的驱逐或消杀。

本实施例提供的防护装置的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：利用酸、碱或双氧水浸泡玻片，或用氧离子体轰击所述玻片，使玻片亲水化，亲水化后的所述玻片作为玻璃基材；在本实施例中，酸或碱分别为强酸或强碱，其中酸可以为质量分数＞70％的浓硫酸或质量分数＞35％的盐酸溶液，碱可以为质量分数＞30％的氢氧化钠溶液。对于所述玻片亲水化的处理方式，可以只使用其中一种，也可以组合使用，并且玻片亲水化的处理方式不限于上文的两种方式，不以此限定本发明的保护范围。

步骤2：将铜基底石墨烯薄膜转移至所述玻璃基材的表面形成第一功能层；所述铜基底石墨烯薄膜的石墨烯生长在铜箔表面，所述铜基底石墨烯薄膜可以是铜基底单层石墨烯薄膜或者双层石墨烯薄膜，也可以是少层石墨烯薄膜，不以此限定本发明的保护范围。

本实施例中，采用干法转移的方式转移铜基底石墨烯薄膜，具体地，在所述铜基底石墨烯薄膜表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜，之后在三氯化铁溶液中腐蚀，清洗多次后干燥，再将PMMA薄膜粘贴在玻片上，用丙酮溶解清洗PMMA，之后干燥，实现将铜基底石墨烯薄膜转移至所述玻璃基材1的表面形成第一功能层。干法转移法过程更加可控。

步骤3：利用光刻技术在所述第一功能层表面制作电极，在所述第一功能层表面甩光刻胶并固化处理，曝光电极图案后泡入显影液中，清洗曝光区域，再进行镀金处理以制得所述电极；

步骤4：溶解所述光刻胶，制得所述防护装置。

本实施例的驱逐微生物的方法，海水中的光学窗口上盖设有如上所述的防护装置，所述微生物附着在本实施例提供的防护装置的外表面，该方法包括如下步骤：

所述光学窗口向所述防护装置发出激发信号，

所述激发信号为激发光信号，该激发光信号传至第一功能层半导体二维材料4，所述半导体二维材料4在外界偏压作用下形成光电流，且分布于半导体二维材料4表面的电极2产生光泵局域激发脉冲电流，其与所述光电流一同作用于附着的微生物，进而实现驱逐所述微生物。

实施例四

本实施例所提供的防护装置，其与实施例三的不同之处在于：该防护装置制造过程中步骤2中铜基底石墨烯薄膜转移至所述玻璃基材1的表面的具体方法不同。具体地，本实施例中，采用湿法转移的方式转移铜基底石墨烯薄膜，具体地，将所述铜基底石墨烯薄膜置于三氯化铁溶液中进行腐蚀，然后用所述玻璃基材1捞取所述铜基底石墨烯薄膜，干燥后实现将铜基底石墨烯薄膜转移至所述玻璃基材1的表面形成第一功能层。湿法转移法相对便捷，操作简单。

综上，本发明提供的技术方案不仅可以在基于光电材料的防护装置中实现光致效应，并通过光致效应产生的光电流驱逐海洋微生物；还可以在基于压电材料的防护装置中实现电致超声振动，达到驱逐海洋微生物的目的，同时还加入紫外光进行灭杀，另外，本发明所使用的材料对光学特性没有明显影响，有利于海洋仪器在水中长时间工作，可实施性强且可靠，并且还具有低成本、高牢固性的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。