雾和防雾

玻璃、塑料等透明基材是人们日常生活、工业生产中不可或缺的材料，但在使用过程中常常会出现结雾现象，造成基材透光率降低，影响视线，给人们的生活带来不便，甚至会发生危险。从日常佩戴的眼镜在寒冷天气进入温暖室内时的结雾，到浴室镜子因热水蒸汽所产生的雾层；从农用薄膜结雾后削弱光合作用导致作物减产，到医用护目镜在手术过程中因人体呼出气体形成的雾气增加手术风险；从精密光学仪器镜片结雾造成的测量误差，到太阳能电池板结雾引发的发电效率降低，雾害的影响渗透到生活、医疗、农业、能源、交通等多个关键领域。

图1 雾气对生活、农业、工业等影响

当含有饱和水汽的空气接触到低于露点温度的基材表面时，空气中的水分子会在其表面吸附并释放潜热，完成冷凝过程。在普通的日常物体表面，冷凝的水分子因表面能较高，倾向于聚集形成离散的微小液滴（直径通常为1-10μm），这些液滴的曲率半径各不相同，对入射光线产生的漫反射也不同，导致表面透光率急剧下降，即产生“雾害”。

传统的防雾方法主要包括两类：一类是物理方法，如使用涂抹肥皂、洗涤剂等表面活性剂，通过暂时降低水的表面张力，使其铺展成水膜。这种方法便捷易得，但是效果短暂，易被水冲走或擦拭掉，且可能残留痕迹。另一类是主动方法，如电加热或吹风，通过提升表面温度或加速空气流动来防止冷凝。这种方法需要消耗额外能源，且不能在雾刚产生时及时除雾。

这种情况下，亲水防雾涂料应运而生。其核心思想是通过化学或物理方法，在基材表面构建一个具有高表面能和多孔/粗糙结构的永久性亲水层。当水蒸气冷凝时，该亲水层表面富含的亲水基团（如羟基、氨基、羧基），将冷凝的水分子捕获，使其难以聚集形成离散液滴，同时亲水表面特有的微/纳米粗糙结构进一步放大亲水性，促使水分子快速铺展。最终，离散的微小液滴转化为连续、均匀且厚度极薄的透明水膜，其对光线的漫反射作用微弱，从而维持基材的透光性能，实现防雾效果

图2 防雾效果对比

亲水表面的润湿性规律可通过经典界面理论模型进行量化描述，这些模型为涂层的表面设计提供了核心理论依据，其中最具代表性的是杨氏方程。杨氏方程是描述固体表面润湿性的基础方程，其表达式为：γ_SV = γ_SL + γ_{LV *}cosθ，其中γ_SV、γ_S、γ_LV分别表示固-气、固-液、液-气界面的表面张力，θ为水在固体表面的接触角。根据杨氏方程，接触角θ的大小直接反映表面亲水性强弱：θ＜10°为超亲水表面，10°＜θ＜90°为亲水表面，90°＜θ＜150°为疏水表面，150°＜θ＜180°为超疏水表面。该方程明确了通过调控界面表面张力可改变亲水性的核心思路，为化学修饰引入亲水基团提供了理论支撑，也为亲水效果的表征提供可量化的方法。

单纯的化学亲水性有时不足以实现超亲水和快速铺展。借鉴自然界中天然生物表面的拓扑结构的启示，表面微观或纳米尺度的粗糙结构可以极大地增强亲水性。根据Wenzel模型，粗糙表面会放大本征的化学亲水性。对于一个本征接触角θ<90°的亲水表面，引入粗糙度后，表观接触角θ会变得更小（θ < θ），从而进入亲水状态。这种状态下，水滴完全渗透到粗糙结构的沟壑中，称为Wenzel状态。而对于某些具有特殊多级结构的表面，甚至可以实现空气中超亲水、水下超疏油的特殊性质，这对于防雾和自清洁双重功能具有重要意义。

图3 杨氏方程对亲水/疏水的判定标准，以及Wenzel模型表面粗糙度对润湿性的影响

（摘自progress in organic coatings, 210 (2026) 109711 C. Choi

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109711）

防雾涂料有哪些种类呢？他们分别都是怎样达到防雾效果的呢？

工业生产中对防雾效果怎么表征呢？

我们公司又有哪些防雾产品呢？

下篇文件我们详细道来。