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水泼不脏的玻璃是如何工作的?

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我们可以看到有些车主的玻璃被雨水泼了以后呈现出这样的情景,为啥它能达到如此功效呢?看完这篇文章,你们就会知道其中的原因了。其实,所有的汽车,通过玻璃镀膜都可以实现这样功效


玻璃镀膜是在挡风玻璃外侧涂抹一种镀膜剂,使玻璃具有很强的疏水效果,雨水很难停留在玻璃表面,从而达到雨天不用开雨刷的神奇效果。


玻璃镀膜最早的应用是在波音飞机的挡风玻璃上,当时全新开发的玻璃镀膜剂替代了之前污染严重的除雨系统。目前,飞机上的挡风玻璃早已标配了镀膜玻璃,小编此前去日本旅游,所乘坐的大巴也标配了镀膜玻璃。此外,在国内销售的一些豪华车型也标配了镀膜玻璃。相比于普通玻璃,镀膜玻璃在雨天行驶的时候能提供更佳的视线,大大提升安全性。


原车没有配备镀膜玻璃的车辆,可以通过简单的施工让玻璃获得疏水效果,根据产品性能及施工工艺的不同,镀膜的效果可以保持3-12个月。(雨刷的性能与使用频率对玻璃镀膜的寿命影响很大)

 

玻璃疏水是什么原理?

疏水性其实不局限于玻璃,大部分材料表面都可以通过处理来获得疏水性



我们先来看荷叶,表面有超强的疏水性,自从电子显微镜这神器被科学家搬回实验室后,他们发现了荷叶疏水的秘密。



(荷叶表面的微观结构,500倍的电子显微镜拍摄)

可以看到荷叶表面布满了微小的乳突,每个直径大概是20微米。(头发丝的直径一般在50-80微米)在每一个乳突上,布满了直径1微米以下的更小的乳突。



同时,荷叶表面会分泌一种蜡质


结论表明:表面微纳级粗糙结构以及表面的蜡质赋予了荷叶超强的疏水性。

那为什么微纳级粗糙结构和蜡质会让荷叶具有疏水性呢?原理上是材料的表面能的大小决定了材料的疏水性能。


我们以微观的角度来解释一下,分子与分子之间总是存在着相互作用力,在水滴内部,分子之间的受力情况是很稳定的。而在水滴边界的分子收到相邻界面分子的作用力就不稳定了。水滴在空气中,相邻界面就是空气分子,空气分子对水分子的吸引力就显得小很多,处于边界的水分子受到内部的吸引力,就会自发性地向内部聚拢,所以在空气中自由状态下的水滴是呈球形的。



而遇到玻璃分子的时候,由于玻璃分子的吸引力比较大,水滴就会自发性地在玻璃上蔓延开来。


我们只要知道在固体液体界面之间,表面能的大小直接影响疏水性。水的表面能大约在72,玻璃的表面能在250左右,水的表面能低于玻璃,水就会在玻璃上蔓延开来。水银的表面能大约在480,滴在表面上会呈
球形


现在我们把目光放在荷叶表面的粗糙结构上面。


图片左侧是荷叶表面的电子显微镜图像,右侧是示意图。


水滴在荷叶上时,由于这些微小乳突的存在,会有很多空气存在乳突的缝隙中,水与荷叶的实际接触面积就变得特别小,更多的表面是与空气接触的,荷叶与水接触的界面其实是乳突+空气的混合表面


荷叶表面原本就存在着表面能很低的蜡质,同时荷叶特殊的乳突结构使得荷叶与水的实际接触面变得很小(等同于降低表面能),这两个特点结合在一起,造就了荷叶超强的疏水性


追根究底,表面能的大小决定了材料疏水能力,乳突结构,蜡质物质都是降低表面能而存在的


要让玻璃获得疏水性,可以模仿荷叶表面,让玻璃拥有与荷叶相仿的结构,降低玻璃的表面能。


下面我们来看看如何给玻璃镀膜,让玻璃获得疏水性。


首先需要彻底清洁玻璃,挡风玻璃上会存在很难去除的油膜,必须使用抛光的手法才能去除。小编亲身试验,手动DIY的效果等同于去健身房训练半小时。


接着使用脱脂剂处理,去除抛光残留下来的油脂等杂质,使玻璃表面尽可能没有任何其他物质。(在试验室内,玻璃需要先用丙酮擦拭干净,在铬酸洗液中浸泡48小时,取出后先后用自来水,蒸馏水各清洗5次,在150℃干净烘箱中烘烤30分钟,自然冷却到室温。)我们虽然无法提供试验室那么完美的条件,但是专门为玻璃镀膜而研发的脱脂剂的效果已经足够好了


接着均匀涂抹镀膜剂,让其在玻璃表面生成一层微纳级的膜层,拥有与荷叶类似的粗糙结构。镀膜材料一般是由烷类物质构成,本身的表面能也远低于水。拥有与荷叶类似的仿生学结构的镀膜层拥有很强的疏水性。

 

玻璃镀膜有两大好处,第一是在雨量达到中雨及以上,车速在60km/h以上时,水珠会被风吹走,可以减少雨刷的使用频率甚至可以不开雨刷。为此,我们特意拍了一段小视频:《Smart前挡镀晶雨天路试》~



另外一个优点是能极大地提升雨天行车视线,在玻璃镀膜前,水落到玻璃上会蔓延开来,在玻璃上形成大面积不平整的水膜,影响视线。玻璃镀膜后,水滴在玻璃上呈球形,不会形成大面积的水膜,更多的光线能无损通过






现在,在诺诺网上商城已经能够购买玻璃镀膜等各种美容服务。




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