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如果三星手机将超疏水玻璃涂层,我们将采用何种技术测试该涂层的接触角值

近期,来自凤凰网的一篇技术资讯引起了我们专业人员的注意。文章的标题为《三星超疏水玻璃涂层 未来手机屏可弹开水珠》http://tech.ifeng.com/a/20160927/44458754_0.shtml

具体内容如下:

三星超疏水玻璃涂层 未来手机屏可弹开水珠


来源:凤凰科技

 

超疏水玻璃涂层

凤凰科技讯 北京时间9月27日消息,据外媒报道,智能手机已经成为人们生活中不可或缺的一部分,单单处理能力强大已经不能满足用户需求。它还需要能抵御人们每天都会遇到的许多“意外”,例如水珠或泼溅的液体。对于目前许多高端智能手机而言,防水是一个重要元素。通过为未来的设备许可超疏水玻璃涂层,三星将使其设备的防水能力“更上一层楼”。

三星许可的超疏水玻璃涂层技术来自美国能源部橡树岭国家实验室,水滴接触角度为155-165度。这意味着接触角小于这一数值的水滴能从涂层表面弹开,并清除灰尘微粒。

这类透明玻璃涂层显然会使智能手机等配置触摸屏的设备受益,原因就在于它不仅仅使设备排斥水,还能间接清除灰尘。涂层还可以减少光线反射,保护屏幕不会沾染污点。这些都是显示屏的“大敌”。

作为一项新许可的技术,超疏水玻璃涂层要被应用在商品中还需要时间。尤其是智能手机,三星将必须根据新的超疏水玻璃涂层仔细调节屏幕敏感性。(编译/霜叶)

但作为专业的从业人员,我们的对此消息的需要作出的分析包括:

1、关于这段话:显然,三星许可的超疏水玻璃涂层技术来自美国能源部橡树岭国家实验室,水滴接触角度为155-165度。这意味着接触角小于这一数值的水滴能从涂层表面弹开,并清除灰尘微粒。其中“接触角值小于155-165度的水滴从涂层表面弹开”的翻译是错误的。原文的意思是达到这个角度值范围时,可以通过弹走的水滴带走灰尘。而这项技术即为仿荷叶效应的最准确解释。原文请参考:http://www.sammobile.com/2016/09/26/future-samsung-devices-may-have-hydrophobic-displays/

The US Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory has announced today that Samsung has exclusively licensed its optically clear superhydrophobic film technology which it’s going to use to improve the performance of glass displays on its smartphones, tablets, and other devices. ORNL has developed a transparent coating which repels water that carries away dust and dirt. The coating also reduces light reflection and resists fingerprints, it was developed after three years of superhydrophobic research on glass-based coatings.

Water will literally bounce off the display of a device which features this coating. A surface is said to be superhydrophobic if it has a water droplet contact angle of more than 150 degrees. ORNL’s coating has a contact angle between 155 and 165 degrees which means that water basically bounces off of it and takes dust particles with it. This superhydrophobic technology was developed by depositing a thin glass film on a glass surface and then heating the coated glass to turn the surface into two material compositions. A selective etching process is then used to produce a porous three-dimensional network of high-silica content glass which is pivotal for the antireflective and the hydrophobic properties of this coating.

Samsung already makes water resistant phones so hydrophobic displays align nicely with that capability of its high-end devices. It’s unclear when we’ll start to see this coating on Samsung’s mobile devices, the company itself hasn’t detailed any plans as yet.

2、本段所描述的超疏水材料的接触角值155-165度是一个接近或超过荷叶表面接触角值的角度,其实现难度非常高。而对于接触角值的测试结果,目前由各仪器生产厂软件算法不同,得出的角度也不尽相同。但规归起来,目前能够用于测试超过100度接触角值的科学测试方法仅有Young-Laplace方程拟合技术。而其他的算法如椭圆拟合和圆拟合均由于其液滴量的前提假设以及简单粗放的数学模型拟合,无法修正重力系数,测值结果的科学性有待商榷。

Young-Laplace方程拟合技术中科学的模型可以修正重力系数,并综合运用液-液-固界面张力体系,其测值结果更为可靠,是测试超疏水材料接触角值的首选。

Young-Laplace方程拟合法目前主要分为三种:

第一种为基于Select plane算法的Young-Laplace方程拟合技术,主要在国外主流仪器厂商如德国,芬兰,美国等国家的仪器厂商中(第二代算法)。本项技术的主要优点为快速。因为,在求解邦德系数(Bond Number)时,采用了特征点(如30、45、60度斜线与弧线的交叉点。),因为求解速度快。但本项技术的缺点更为明显,主要体现为两个方面,其一为精度不高。通过求解邦德系数即可算出;其二,其轴对称的假设导致测值结果受主要测试评估液滴轮廓侧的轮廓点影响非常大,体现为测值偏大。比如,我们通过实验得出,在实际测值中,这种算法测试120-140度的角度值时,偏大5度;测试140度以上角度值时,偏大10度。

第二种为基于液滴轮廓的Young-Laplace方程拟合法,主要为加拿大多伦多大学Neumann教授团队的ADSA-P算法中(第三、四代算法)。这个算法的优点在于精度高,误差小。但是其缺点于如上第一种算法一样,同样存在轴对称假设,因而实际测值效果存在一定的误差。

第三种算法为基于真实液滴法的Young-Laplace方程拟合技术。其实质是Neumann团队算法的第五代。基于ADSA-NA算法,从液滴轮廓两侧反向推导顶点,从而解决了非轴对称以及无顶点等问题。因而,从实际测试接触角值的精度和效果来看,这种算法是最优秀的。同时,由于其非轴对称性,完全可以运用来测试超疏水材料时Wenzel模型下的热平衡接触角或称为本征接触角值。由于其可以修正重力系数,且基于科学的液-液-固物理化学模型,因而被广大用户视为首选算法用于超疏水材料的接触角测值。

 

   
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