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鏡子起霧?除了擦干,我們還有更徹底的解決方案

WaterOff
2022-08-10 09:54:51

洗完澡后想看看自己吹彈可破的肌膚?

 

 

結(jié)果一回頭除了一片霧什么都看不清。

 

即使一時半會擦干凈了,過一會兒它竟然又“死霧復(fù)燃”。

 

鏡子起霧和眼鏡起霧、車窗起霧并列堪稱困擾當(dāng)代人的三大“起霧”難題。但有人會注意到,一些地方的鏡子在洗完澡后依舊光潔。

 

那為什么不起霧的都是別人家的鏡子,自家的鏡子卻如此不給力呢?在解決這個問題之前,我們得明白鏡子起霧的原因。

 

 

 

圖 | giphy

 

鏡子防霧,加熱就行

 

 

鏡子之所以會起霧,是因為洗澡時,空氣中有大量高于室內(nèi)溫度的水蒸氣。這些水蒸氣飄啊飄啊,來到浴室鏡子處。此時鏡面溫度比水蒸氣溫度低,水蒸氣好比遇到避暑勝地,迅速冷凝析出小水珠。這些粘附于鏡面的小水珠,就像一個個小透鏡,使光線發(fā)生折射和反射,從而降低鏡子的清晰度,影響視線。

 

但是,有些酒店的鏡子在洗完澡時卻不會起霧,這背后確實有小把戲——在鏡子后面安裝加熱裝置。這使得鏡子溫度升高,當(dāng)鏡子溫度高過周圍水蒸氣的凝結(jié)點(diǎn),水蒸氣就不會在鏡面凝結(jié),鏡子也就不會朦朦朧朧了。

 

鏡子起霧?除了擦干,我們還有更徹底的解決方案1.jpg

 

可是,在自己家里那老舊、潮濕的浴室里,給鏡子安裝加熱裝置,需要大興土木,操作失誤還可能帶來安全隱患,想來也不太現(xiàn)實。

 

那除了加熱,還有哪些方法可以防止鏡子起霧呢?

 

事實上,鏡子之所以起霧,除了要存在一定的溫度差和濕度差,還需要第二個至關(guān)重要的條件,那就是鏡子本身的性質(zhì)。即使水蒸氣冷凝成了水滴,可要是鏡子不愿意留住水滴,那這鏡子也起不來霧。

 

加熱防霧鏡是利用了起霧的第一個條件,我們還可以從第二個條件入手,阻止鏡子起霧。

 

改變鏡面的“潤濕性質(zhì)”

 

鏡子表面能否留住、以及如何留住小水滴,要看鏡面的“潤濕性質(zhì)”

 

一滴水,在干凈的玻璃上,會鋪展成水膜;而在荷葉的表面,就會形成一顆可以滾動的小水珠。在不同的固體表面上,水滴為什么會表現(xiàn)出不同的形狀呢? 

 

鏡子起霧?除了擦干,我們還有更徹底的解決方案2.jpg

圖 | pixabay

 

因為就在液體和固體接觸的那一小塊地方里,有著液體自身的表面張力,固體的表面張力,空氣的表面張力……這些力在固液氣三相接觸的界面上彼此較量,達(dá)到平衡,就決定了液體的形狀。

 

對于水滴與固體表面之間的夾角,我們叫它接觸角。接觸角在一定程度上反映了固體表面的“潤濕性質(zhì)”,也就決定了水珠在其上的狀態(tài)。

 

對于某一固體表面上,當(dāng)水的接觸角趨于0度時,水珠容易鋪展成水膜,這種表面的潤濕性質(zhì)就是超親水(顧名思義,超級親水);當(dāng)水的接觸角大于150度時,水珠就變成圓滾滾,這種表面的潤濕性質(zhì)就是超疏水(不喜歡水,走開走開)。

 

鏡子防霧,加熱就行

 

鏡子之所以會起霧,是因為洗澡時,空氣中有大量高于室內(nèi)溫度的水蒸氣。這些水蒸氣飄啊飄啊,來到浴室鏡子處。此時鏡面溫度比水蒸氣溫度低,水蒸氣好比遇到避暑勝地,迅速冷凝析出小水珠。這些粘附于鏡面的小水珠,就像一個個小透鏡,使光線發(fā)生折射和反射,從而降低鏡子的清晰度,影響視線。

 

但是,有些酒店的鏡子在洗完澡時卻不會起霧,這背后確實有小把戲——在鏡子后面安裝加熱裝置。這使得鏡子溫度升高,當(dāng)鏡子溫度高過周圍水蒸氣的凝結(jié)點(diǎn),水蒸氣就不會在鏡面凝結(jié),鏡子也就不會朦朦朧朧了。

 

鏡子起霧?除了擦干,我們還有更徹底的解決方案1.jpg

 

可是,在自己家里那老舊、潮濕的浴室里,給鏡子安裝加熱裝置,需要大興土木,操作失誤還可能帶來安全隱患,想來也不太現(xiàn)實。

 

那除了加熱,還有哪些方法可以防止鏡子起霧呢?

 

事實上,鏡子之所以起霧,除了要存在一定的溫度差和濕度差,還需要第二個至關(guān)重要的條件,那就是鏡子本身的性質(zhì)。即使水蒸氣冷凝成了水滴,可要是鏡子不愿意留住水滴,那這鏡子也起不來霧。

 

加熱防霧鏡是利用了起霧的第一個條件,我們還可以從第二個條件入手,阻止鏡子起霧。

 

改變鏡面的“潤濕性質(zhì)”

 

鏡子表面能否留住、以及如何留住小水滴,要看鏡面的“潤濕性質(zhì)”

 

一滴水,在干凈的玻璃上,會鋪展成水膜;而在荷葉的表面,就會形成一顆可以滾動的小水珠。在不同的固體表面上,水滴為什么會表現(xiàn)出不同的形狀呢? 

 

鏡子起霧?除了擦干,我們還有更徹底的解決方案2.jpg

圖 | pixabay

 

因為就在液體和固體接觸的那一小塊地方里,有著液體自身的表面張力,固體的表面張力,空氣的表面張力……這些力在固液氣三相接觸的界面上彼此較量,達(dá)到平衡,就決定了液體的形狀。

 

對于水滴與固體表面之間的夾角,我們叫它接觸角。接觸角在一定程度上反映了固體表面的“潤濕性質(zhì)”,也就決定了水珠在其上的狀態(tài)。

 

對于某一固體表面上,當(dāng)水的接觸角趨于0度時,水珠容易鋪展成水膜,這種表面的潤濕性質(zhì)就是超親水(顧名思義,超級親水);當(dāng)水的接觸角大于150度時,水珠就變成圓滾滾,這種表面的潤濕性質(zhì)就是超疏水(不喜歡水,走開走開)。

 

 

 

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水滴形狀與接觸角

 

對于那些不便使用加熱防霧的情況,我們就可以考慮從超親水、超疏水的角度出發(fā)

 

事實上,鏡子起霧,恰恰是因為鏡子的表面“兩不靠”,既沒有親水到完全變成水膜,也沒有厭水到水珠極易滾落。而我們要做的,就是把鏡子表面變得更極端一點(diǎn)。

 

鏡子起霧?除了擦干,我們還有更徹底的解決方案4.jpg

 

目前最有應(yīng)用前景的,是用二氧化鈦把鏡面變成超親水狀態(tài)

 

超親水防霧,超“厭水”也防霧

 

納米級別的二氧化鈦(TiO2)具有優(yōu)異的防霧性能。透明玻璃表面涂上一層TiO2,經(jīng)紫外光照射后,TiO2會轉(zhuǎn)變?yōu)槌H水狀態(tài)。這就克服了水的表面張力,增加了水和玻璃之間的吸引力,使水滴形成均勻的水膜。均勻水膜若有似無,大大減少了光線的漫散射,從而保證鏡子的高透明度,也就不容易起霧。

 

此外,TiO2還有自清潔的特點(diǎn)。表面的超親水性使附著在其表面的水分形成水膜,滲入污垢與二氧化鈦之間的界面,使污垢的附著力大幅降低,在受到水流沖力作用時,污垢就能自動從表面剝離下來。

 

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TiO2涂層在紫外光下(右側(cè))透明度大大提高 | Nature

 

可是,一旦光照停止,TiO2神仙鏡面會像12點(diǎn)鐘聲后的灰姑娘一樣回到原來的模樣嗎?TiO2中加入親水性的二氧化硅解決了這一問題。超親水狀態(tài)下,二氧化硅像一個個吸水小海綿,把親水的TiO2通過吸附得來的水,緊緊吸住。在停止光照后,TiO2本想變成原來的疏水模樣,奈何身旁全是小海綿,小海綿里全是水。這下,即使是黑暗來臨,TiO2也照樣親水防霧。

 

二氧化鈦因其催化性能好,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無毒,來源豐富且價格低廉而在防霧應(yīng)用中占有絕對優(yōu)勢。目前,國內(nèi)外都有知名公司致力于二氧化鈦防霧的相關(guān)研究。

 

利用了同樣的原理,還可以在鏡面上涂覆親水性的表面活性劑。有一些市售的小分子表面活性劑,親水高分子防霧劑等,就是從這一角度出發(fā)的。還有媽媽告訴我們在鏡面上涂肥皂水,也是同樣的思路。

 

 

 

防霧方法有親水的,還有疏水的。不妨先回想一下荷葉,水滴在荷葉表面是一個個圓滾滾小水珠,一碰就滾落了,就是因為荷葉是超疏水的表面。

 

我們可以在鏡面涂覆有機(jī)硅烷類或含氟涂料,使鏡面產(chǎn)生荷葉效應(yīng)。水蒸氣冷凝析出水珠后,水珠不容易粘在疏水的鏡面上,靠自身重力就可以滾落脫離鏡面,因此同樣可以防霧。

 

值得一提的是,超疏水表面的應(yīng)用范圍可是非常廣的,除了防霧,還可以防結(jié)冰、自清潔、耐腐蝕、以及控制水滴在表面的行為。比如,國家大劇院外墻就是利用超疏水性質(zhì)實現(xiàn)自清潔的。

 

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國家大劇院 | pixabay

 

浴室鏡子、護(hù)目鏡、潛水鏡、車輛擋風(fēng)玻璃等材料,給日常生活帶來了極大的便利。防霧技術(shù)、防霧材料的研究自然也備受關(guān)注。也許有一天,煩人的起霧問題都會得到解決。到時,節(jié)能的浴室防霧鏡一定會變得非常普遍,洗完痛快澡,可不必再擦鏡子了。

 

 

 

 

 

 

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