大雨中潇洒出行!靠的这份“金钟罩”

2024/6/27

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“问世间为何物”

最近,长江中下游地区的梅雨季节持续发力,家里到处都是湿漉漉,霉到长蘑菇。想要出门浪一把,无情的雨水不仅容易打湿衣裳,还会挂满车窗玻璃,遮挡开车的视线。这时候不免在想,有没有什么办法,可以让我们雨天出行的烦恼一扫而空?

亲水or憎水

衣服裤子之所以会湿,汽车玻璃之所以会遍布雨水,是因为它们具有一定的亲水特性。如果让这些物体都讨厌水,产生憎水性,不再被雨水浸湿和覆盖,雨天的烦恼不就迎刃而解了么!那要去哪寻得憎水的奥秘?其实大自然早就给出了答案。

为什么人被雨淋湿后,常被形象地比作“落汤鸡”,而不是“落汤鸭”?

这是因为相比鸡,鸭子的尾脂腺足够发达,会分泌出充足的动物蜡,动物蜡与水相互排斥,浑身抹遍动物蜡就会形成憎水性表面。鸭子在水里游玩后,上岸时只需轻轻一晃,羽毛上沾的水珠就会掉落一地,做到常在水中游,从来不“湿身”了。

古人从中受到了启发,在用纸制作的伞上涂上桐油,让桐油起到和动物蜡一样的作用,使伞面产生憎水性,达到防水的目的,这就是油纸伞不怕雨淋的原因。

大自然超憎水性的代表作

同样的,如果在汽车玻璃上涂抹有憎水性的材料,是不是也可以达到雨滴不挂在玻璃上的效果?答案是显然的。

但在此之前,科研人员在大自然中发现了一种植物,它的憎水性能更胜一筹,为憎水玻璃的研发指引了更准确的方向。

“予独爱莲之出淤泥而不染”,早在宋朝,人们就察觉到莲叶的神奇特性,莲叶上的水珠不会渗入其中,而是顺着重力自然滑落。

这是因为,莲叶表层除了有和动物蜡一样的憎水物质——蜡晶;另一方面,莲叶的表面还分布着乳状突起,并且每个突起的表面还分布着绒毛。

正是这种特殊的绒毛结构,会将空气“关在”水与莲叶表面间,使得水珠大部分与空气接触,与莲叶直接接触的面积大大减小,相当于空气把水珠撑了起来。

这种蜡晶与特殊结构的双重结合,使得莲叶表面产生了超憎水特性,轻轻松松就能“弹走”小水珠,甚至“弹走”污垢。

从衣服裤子、鸭子毛、荷叶这几个例子中,我们可以发现物体有亲水、憎水和超憎水的特性。一般,我们以水滴接触角大于90°定义为憎水。下雨天时,雨水遍布车窗玻璃不容易滑走,就是因为水滴和玻璃的接触角小于90°,处于非憎水的状态。

物体的亲水、憎水、超憎水特性(θ为水滴接触角)

荷叶效应的妙用——福耀憎水玻璃

为了解决阴雨天气下,雨滴模糊视线的问题,福耀巧妙运用了荷叶效应,模仿荷叶表面,从材料与结构两方面入手,在车窗玻璃表面实施了一层纳米级别厚度的含氟化合物涂层,使得水滴和玻璃的接触角达到115°,形成憎水状态,最终成功研发出了福耀憎水玻璃。

水滴在普通玻璃与福耀憎水玻璃上的形态对比

从以上图片可以看出,在憎水玻璃上,雨水形成了一颗颗小水珠,并“站立”了起来。相比于普通玻璃,水珠在玻璃上的附着力减小,在自身重力和风力的作用下,雨水会迅速脱离玻璃表面,使视野变得更加清晰。

除此之外,憎水玻璃还具备自我洁净的功能,相比普通玻璃,粘附在憎水玻璃表面的油污、鸟粪、飞虫、尘土等更容易被清理。冬季的雨雪也不容易在玻璃表面冻实,我们就能更轻松地清除冰霜。

你可能也尝试过市面上一些可以自行喷涂的憎水剂,但会发现使用效果并不理想。一方面的原因是这些憎水剂所形成的水滴接触角很难达到福耀憎水玻璃的115°,水滴依旧会和玻璃“紧紧贴合”;另一方面由于常受到升降车窗,灰尘沙砾摩擦,风吹日晒等影响,憎水剂的寿命仅能维持数周,如若没能及时补充,憎水剂产生的憎水效果将消失殆尽。

其实,由于憎水玻璃的涂层是在车窗外侧,其短寿命问题一直是业界难以解决的。为了突破该难关,福耀不断精进实践,近年来,通过创新的固化处理工艺,目前第二代的憎水玻璃已经可以在经过5牛200转的耐平面磨耗后,仍满足水滴接触角大于90°的憎水要求,相当于2年左右的日常驾车使用。

当然,过了2年以后,你依旧可以到4s店重新进行憎水涂层的喷涂和固化,使憎水效果恢复如初。 

另外,值得一提的是,这款憎水玻璃的绿色环保性。“氟”作为人工合成的物质,在大自然里是难以被降解的。但福耀憎水玻璃涂层中所使用的含氟化合物,从分子结构上进行创新,使其达到可自然降解的效果,在保障驾乘人员安全的同时,也为我们共同的家园——地球贡献了一份力量。

雨季出行,福耀憎水玻璃能极大改善行车能见度,提高驾驶安全性和乘车舒适性。真正实现安全驾驶,快乐出行!

以上文章转载自福耀集团公众号《大雨中潇洒出行!靠的这份“金钟罩”》