接触角测试仪对镀膜后玻璃表面的疏水性分析

  璃表面疏水性是现代材料表面工程中的一项关键技术，广泛应用于汽车、建筑、光伏、医疗及日常生活等领域。通过功能化镀膜，玻璃表面可从亲水性转变为疏水性，从而获得自清洁、防雾、防冰、抗污染等性能。为何追求疏水性？

  玻璃作为一种传统的亲水性材料（未处理玻璃的水接触角约为20°-40°），其表面易被水润湿，从而带来诸多不便：水渍残留、灰尘污物易于附着、低温环境下易结霜结冰等。通过镀膜技术（如喷涂、旋涂、浸渍提拉、化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD等）在玻璃表面构建一层超疏水或疏水薄膜，可以从根本上改变其表面性能。疏水性镀膜玻璃的核心优势在于：

自清洁（Self-Cleaning）：雨水冲刷即可带走灰尘，实现表面清洁。

防雾（Anti-Fogging）：防止水汽凝结成连续水膜，保持透明度。

防冰（Anti-Icing）：延缓或降低冰晶的附着强度。

低流动阻力：应用于微流道或船舶表面，可降低流体流动阻力。

抗生物污染：抑制藻类、细菌等微生物的附着。

  对镀膜后表面的疏水性进行精确分析，是评价镀膜质量、优化工艺参数和保证最终产品性能的关键环节。

疏水性分析的关键方法与技术

1. 静态接触角测量法（Sessile Drop Method）

方法：使用精密注射泵和高分辨率摄像头，在水平的镀膜玻璃样品表面上沉积一滴微小液滴（通常为1-5 μL），通过软件分析液滴轮廓并计算接触角值。

要求：样品表面必须洁净、平整。需在不同位置多次测量取平均值，以保证结果的代表性。

2. 动态接触角测量法（倾斜板法）

方法：将样品平台逐渐倾斜，同时记录液滴形态变化。测量液滴开始滚动瞬间的倾斜角（即滚动角SA），以及滚动前的前进角（θ_A）和后退角（θ_R）。

目的：获取滚动角（SA）和接触角滞后（CAH）这两个关键动态参数，全面评估表面的实际疏水性能。

影响镀膜玻璃疏水性的关键因素：

膜层化学成分：含氟（F）、硅（Si）的化合物（如氟硅烷）能显著降低表面能，是制备疏水涂层的材料。

表面微观结构：单一的低表面能化学修饰不足以达到超疏水。构建适当的微纳二元粗糙结构，使空气被截留在液滴下方，是实现高接触角和低滚动角的决定性因素。

镀膜工艺与后处理：工艺参数（如温度、压力、沉积速率、退火温度等）直接影响膜层的致密性、结晶度和结构，从而影响其疏水性的稳定性和耐久性。

耐久性与稳定性：分析不应仅限于初始性能，还需测试膜层在机械摩擦（耐磨擦性）、紫外线照射（耐候性）、酸碱环境（化学稳定性）后的接触角变化，评价其使用寿命。

  对镀膜后玻璃表面的疏水性分析是一个多维度、系统性的科学评估过程。它远不止于测量一个简单的接触角数值，而是需要综合静态接触角（CA）、动态滚动角（SA）、接触角滞后（CAH） 等关键指标，并结合表面形貌和化学成分分析，才能全面、深刻地理解镀膜表面的疏水性能、机理及其耐久性。