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传统的涂层通常用于保护下方的材料或改善其视觉外观。 此外，用于其他功能的涂料吸引了越来越多的研究兴趣。 这些类型的涂层通常被称为功能性涂层。
不同的功能性涂层的用途广泛，但研究最多的是防污、抗菌、导电、自清洁、光和热致变色、自愈和超疏水涂层。
根据涂层需要满足的功能，需要采用不同的涂层策略。 可以通过使用浸渍镀膜制备最简单的功能性涂层，仅需要对涂层的结构和层厚度进行少量控制。 对于更先进的涂层，Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer技术可精确控制薄膜厚度和封装密度。Langmuir-Blodgett技术已被用于沉积用于智能窗户的纳米粒子以及用于电子应用的石墨烯的沉积。 也可以通过QSense QCM-D来表征纳米颗粒的沉积和功能性纳米复合结构的构建。
有几种工具可用于涂层的视觉、分子和润湿性表征。
超疏水涂层由于其在诸如自清洁窗口或防冰表面上的应用而得到了广泛的关注。根据定义，当与水的静态接触角超过150°并且接触角滞后低时可实现超疏水性。因此可通过测量静态和动态接触角来完成超疏水涂层的表征。
观看录制的网络研讨会：超疏水表面 - 从实验室到现实生活应用
随着我们越来越关心地球的未来，不同的节能方式正在受到更多的研究。 我们的大部分能源消耗都用于加热或冷却建筑物。可以有不同的解决方案来改善我们建筑物的隔热性能，新颖的智能窗户成为人们关注的焦点。其中一类有趣的智能窗户是由温致变色材料制成的，它可以随着温度的变化而改变颜色。 因此，涂有热致变色薄膜的窗户能够控制通过玻璃的热量交换。 在寒冷的天气里，将热量保存在室内；在炎热的时候，窗户可阻止来自太阳的红外辐射进入建筑物。
伦敦大学学院（UCL）的研究人员利用Langmuir-Blodgett（LB）技术开发了用聚苯乙烯纳米球涂布玻璃表面的方法[1]。他们使用LB制备了高度有序的纳米粒子层，这些纳米粒子层可用作后续工艺中的蚀刻掩模。生成的纳米结构可以涂覆二氧化钒，使得窗户具有在飞蛾眼中发现的相同的抗反射性质。 它将房间内部反射的光线数量减少到5％以下，这比其他原型的二氧化钒涂层窗户获得的效果好得多[2].。
在KSV NIMA中型槽上使用Langmuir-Blodgett技术在一片石英基底上沉积200nm直径的聚苯乙烯纳米球单分子层。
（a）单分子层的AFM图像，（b）同一图像的傅立叶变换，表现出用该技术可实现的优异结晶度。 版权 Dr. Alaric Taylor。
除了改善窗户的反射特性之外，纳米结构也能自清洁。 窗户表面非常耐水，这意味着当雨滴落在表面时它们会形成球形水滴，很容易从窗户上滚落，收集污垢、灰尘和其他污染物，并将其带走。尤其对于在窗户清洁具有挑战性的摩天大楼中使用的窗户，这是非常需要的性能。通过使用静态和动态接触角测量，研究人员广泛研究了表面的自清洁性能。
[1] Taylor, A. Motheye smart windows Bio-inspired, temperature-responsive glazing for passive regulation of building temperature with the ability to self-clean (Unpublished doctoral thesis). (2016) University College London, London, UK.
[2] Taylor, A. et. al., A Bioinspired solution for spectrally selective thermochromic VO2 coated intelligent glazing, Optics Express 21 (2013) A752.
[观看录制的网络研讨会：利用 Langmuir-Blodgett沉积高度有序的纳米颗粒薄膜， Alaric Taylor， UCL大学EPSRC研究员]
单层石墨烯（SG）是第一个真正的二维材料，已被证明具有许多优异的材料特性，如高导电性和导热性以及高拉伸强度。许多人认为石墨烯是迄今为止发现的最有前途和多功能的材料之一。例如：该材料的潜在应用包括建造更小更快的电子电路、开发更强大和更灵活的建筑材料以及创建更高效的电池。石墨烯既可以用作n型导体，也可以用作p型导体。并且由于其半导体性质，引发了人们对其未来某一天会取代电子器件中的硅的猜测。由于单层石墨烯的电性能和透明性以及良好的耐化学性，石墨烯最有意思的应用之一是在光电子学中用它代替铟锡氧化物（ITO）或氟氧化锡（FTO）作为太阳能电池和发光二极管。 [1-3]
制备单层石墨烯有几种不同的方法。 最有希望用于大规模工业用途的是不同的液相剥离方法，其通常生成单层石墨烯或单层氧化石墨烯（SGO）的分散液。 面临的挑战是如何将单层石墨烯或单层氧化石墨烯从分散液中以受控的方式转移到支持体上。 Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer（LS）沉积近来在制备具有高度可控的石墨烯层中显示出可喜的成果。
使用布鲁斯特角显微镜和PM-IRRAS直接在Langmuir槽上进行石墨烯氧化物薄膜的表征。 使用PM-IRRAS还可以表征沉积在固体基材上的薄膜。
太阳能电池（也称为光伏电池）是一种通过光伏效应将光能直接转换成电能的电子设备（见图1）。 有几种可用的太阳能电池，最常见的是在硅片上制造的。其他的太阳能电池类型包括薄膜、染料敏化和有机/聚合物太阳能电池。由于制造工艺简单，硅太阳能电池是迄今为止最常用的太阳能电池，拥有超过80％的市场份额，而其他太阳能电池类型提供了诸如灵活性等某些附加优点。
目前，在世界各地的大学和研究机构中有许多活跃在光伏领域的研究小组。本研究大致可分为三个方面：
传统的太阳能电池的顶层是一层涂有防反射（AR）涂层的薄防护玻璃。 防反射涂层用于增加光子的吸收，并以这种方式提高太阳能电池的效率。 溶胶 - 凝胶浸涂技术是广泛用于大面积生产防反射涂层的方法。
在制造过程中，确保太阳能电池上不同层之间良好的粘合是非常重要的。 通常使用接触角测量，因为良好的润湿性表明良好的粘附性。
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