镜片中的科学 篇四:选购知识 - 眼镜片的疏水膜,易洁膜,防尘膜,... 具体都是些啥?
前言
上一篇讲到了在选购眼镜片的时候,关于光学设计的那些事,具体戳下文:
今天来讲一讲功能性膜层,如何从技术上理解,商家口中眼镜片具备各类疏水易清洁功能的膜层,究竟是名副其实还是存在夸大和忽悠呢?然后都有什么简单测试性能好坏的方法呢?
将这些镜片销售和推荐中常见的“功能”依次排开,可分为:疏水(防水)| 疏油 | 易清洁| 防尘。这也和市场上主流镜片厂家的性能宣称比较契合(见下图,非权威调查)。
技术概览
对于所说的疏水易清洁的膜层,其实主要是通过在减反射镀膜(AR Coating)表面,再附加一层低表面能的物质来实现的。这类低表面能的物质一般为含硅氟材料。看下图,这些含氟基团整齐排列如同梳子一般,将水,油等物质排除在外。
对于防尘的膜层,除了这一层低表面能膜层外,还需要一层金属氧化物层(ITO层,氧化铟锡),便于镜片表面受摩擦所产生的静电能够迅速被导离,灰尘从而不易被吸附。
疏水(防水)
疏水膜,或防水膜,亦或业内俗称"发水膜", 顾名思义,是说该膜层具备疏水或者说防水性能,意味着水珠在镜片上不易附着。用科学语言表达,也就是镜片表面具备较大的水接触角。可以理解为接触角越大,水珠(注意不是油)越不容易附着在镜片表面。
当角度达到一定值(150度左右)之后,可以看到类似荷叶上水珠滚动的现象,如以上动图所示,防水性能若达到这个等级,水珠基本是没法附着了,镜片上的脏污也容易被水冲掉,一切都显得非常完美。。。那么问题来了,眼镜片能达到这个性能吗?
NO! 答案是不行
究其原因也非常简单,超高接触角(>150°)一般有两个要求:
第一,疏水表面存在表面能极低物质,例如硅氟材料;
第二,疏水表面需要粗糙不平(存在微结构);
很明显,作为表面非常光滑的镜片,第一点可以实现,但第二点实现是极其困难。 所以市售普通镜片水接触角一般都在110°左右。
专业和学术领域一般使用接触角测试仪来检测接触角,作为消费者没有专业仪器,怎样才能简单测试疏水性能呢?在这里我推荐评估水珠的滚动角相对较为方便,可操作。
疏油
疏水和疏油存在一定的对应关系,一般来说,油接触角较大的情况下,水接触角也会很高。
然而,反过来则不一定成立 - 也就是说,水接触角高的情况下,油接触角可能很低。
这个特性会产生什么问题呢?
很显然的一点是,平时佩戴镜片的时候,大部分的污迹都来自于脸部分泌的油脂,脱落的皮肤组织,空气中的灰尘等等,和水相关的情况并不多!
如果镜片只疏水不疏油,其防污能力就非常有限了!
同样的,不用使用专业仪器,油接触角也有相对简便的评估手段:使用记号笔涂划镜片然后观察镜片上墨水笔迹的粗细,笔迹越细表示疏油性能越好;条件许可还可以用纸巾或眼镜布擦拭,如果擦除较容易,也意味着疏油性能较佳。要注意的是,记号笔分两种,一种是水性油墨笔,另一种是油性油墨笔,这里推荐使用油性油墨笔,因为水性油墨笔更多的是评估疏水性能。
易清洁
易清洁指的是污迹在镜片上形成后,很容易通过擦拭或冲洗的方式去除,它和疏水疏油有一定的相关性。但又不是绝对相关。要达到易清洁,镜片表面除了疏水疏油之外,还需要达到低摩擦系数,这样在污迹不容易粘附的同时,擦拭起来阻力也更小。
目前业内并没有可量化的标准方法来对易清洁性能来进行专业评估,因为模拟污迹,模拟擦拭等都让测试的可重复性和可比较性变得困难。从消费者角度,易清洁性能可以通过对疏水,疏油的评估来侧面体现。
防尘
防尘是指,在佩戴环境下,空气中的尘土不容易附着在镜片表面,或者附着之后容易吹去,前面提到,这个性能更主要和镜片的防静电层(ITO层)相关。相关测试有很多种,有哪些是我们自己能够方便进行操作的呢?大家应该都学过物理课本上,用丝绸摩擦玻璃棒,然后头发被吸附的现象。同样的原理,我们可以准备少量的纸屑,然后使用纸巾或眼镜布来回摩擦镜片几下,看看是否有纸屑吸附到镜片上 - 抗静电能力好的镜片,纸屑应该完全不被吸附。
到这里,关于疏水易清洁方面的基本原理和测试手段已经介绍完了,但还一个关键性能没有提到:耐久性。
那么,佩戴几个月之后的镜片,疏水易清洁方面性能还能完好保持吗?该如何评估呢?
遗憾的是,对于消费者来说,目前还没有简单可靠的可以自行评估的方法,而业内评估一般是采用模拟擦拭的方法来进行。如果希望镜片耐久性较好,相对来说推荐国内外主流厂家的产品。以下给出两个主流品牌的技术介绍链接供参考。
总结
膜层功能性可分为 疏水(防污)| 疏油 | 易清洁| 防尘,依靠低表面能膜层和导电层来实现;
只疏水不疏油意义不大,因为镜片上污迹更多是油性油脂等;
易清洁三要素:疏水,疏油,低摩擦系数;
疏水,疏油,防尘都有消费者可使用的简单评估方法;
防尘除了需要低表面能膜层外,更多取决于导电层;
疏水易清洁膜层的耐久性,在实际佩戴中显得更为重要。
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最近一中科大博士,倒腾的各种氟硅材料的,最近闹腾出来的镜片防水镀膜,钢丝棉小药片那种,四五块一粒,有利可图吗??
试出来比韩国药片耐磨很多。
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