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能手机的防指纹、防水问题是业内一直在解决的问题。那么是什么因素决定了物体表面的物体表面的防污、防水性能呢？又有什么方法来提高物体表面的防污、防水性能呢？我们整理了宇晶封装在去年手机论坛上的报告，供大家参考；近期我们也建立有手机防水讨论群，欢迎加入，记得备注“防水”
一、为何要防指纹防水？
为使手机更加美观，会在手机表面做各种处理，例如PVD镀膜处理（如TiN系列的PVD镀层）后的高极亲水表面、喷砂处理后的多孔洞表面以及镜面处理等。但这些处理过的表面易沾脏污又不易清洁，并且十分影响产品的美观与影响屏幕视觉观赏，所以如何避免脏污一直是智能手机产品外观设计的一大重点，业界一直在寻求如何使表面不沾脏污，不沾油，不沾水或脏污可轻易被清洁的技术。
图 粘水与粘指纹物体表面图
二、决定物体表面防污防水的关键因素
决定物体表面防污防水的关键因素物体的表面是否容易沾附脏污
取决于物质表面的表面能。
1. 物质的表面能
物质表面的表面能直接影响：表面物质的粘附性（易沾脏污指纹的程度）；液体于表面的粘湿性，与渗透性。
物质的表面能可由油水接触角（θ）测试获得。公式为：
图 公式各参数示意图
一滴水滴在某物体表面时，当水接触角θ越小时，表面能越大，物体表面越湿润；当水接触角θ越大时，表面能越小，物体表面越不湿润。也就是说，想要物体表面“不粘”，表面能越低越好。
图 物体亲水表面→疏水表面
2. 不同基底材质表面能比较
表 不同基底材质表面能比较
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基底材质
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表面能γ
c
（mN/m）
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水接触角(度)
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AFC 抗指纹镀层
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16
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115
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Poly(tetrafluoroethylene) 聚四氟乙烯
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18.5
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114
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Polypropylene 聚丙烯
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31.0
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108
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Aluminium (3003 H14) 铝
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49
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60
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Steel (A1008) 钢
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60
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53
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Glass玻璃
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78
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<15
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TiO2氧化钛
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111
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<5
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由上表可知，在所列出来的常见材质中，AFC抗指纹镀层表面能为16最小，水接触角度最大，也就是防污、防水性能最佳。而氧化钛的表面能为111最大，水接触角越小，防污、防水效果最差。手机上常用的材料铝、钢和玻璃表面能分别为49、60和78，表面能偏大，粘附性较强。
目前已知的低表面能材料有机硅、有机氟材料。其分子基团的表面能依-CH2->-CH3>-CF2->C-F2H>-CF3的次序下降。其中，-CF3基团的表面能小至6.17mJ/m2，经过Dupre公式可计算为115.12度，此数值为最大分子排斥之水接触角。
三、如何提高手机金属表面的防污、防水性能？
为了使手机金属表面可达到抗脏污易清洁，其最好的方法就是在手机金属表面镀上低表面能的镀层以降低其表面能，以达到钝化之效果。
镀在手机金属上的低表面能的材料，主要分为分为两大类：
表 两类材料性能对比
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可固化树酯类有机氟化物
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自我限制类有机氟化物
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镀层结构
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单层可UV固话或热固化之树酯覆盖
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双层结构：底层SiO2+上层自我限制氟化分子
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镀膜方法
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喷涂于表面后UV或热固化
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SiO2：PVD或CVD真空镀膜技术
自我限制氟化分子：喷涂或蒸镀
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薄膜厚度
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0.5~10微米(um)
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5~20纳米(nm)
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薄膜优点
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薄膜较厚，对抗坚硬物质有较佳的机械强度
施工容易
成本低廉
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薄膜极薄，不影响产品外观、颜色、规格。保留金属触感
良品率极高
无脱膜问题，就算薄膜被磨掉也不影响产品外观
表面能极低，最低可达到16(mN/m)
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薄膜缺点
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薄膜较厚，影响产品外观、规格、触感、散热等特性
良品率不易控制
使用时间长可能产生脱膜之问题，严重影响外观
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镀膜工艺较复杂
价格稍高
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由表格可以看出，自我限制表面反应类镀层因其薄膜极薄、无脱膜问题（就算膜被磨掉也不影响美观）、表面能低等特点，比较适合运用在手机行业上。
图 已使用金属抗指纹处理的部分手机
四、自我限制有机氟化物膜
在手机金属表面镀自我限制有机氟化物膜有利于提升其防污、防水性能。那么自我限制有机氟化物成膜机制是怎么样的呢？
1. 自我限制有机氟化物成膜机制
自我限制有机氟化物是由低表面能氟化基团和表面反应基团两种官能基团所组成。当自我限制有机氟化物接触到物质表面后，表面反应基团将对对应的表面官能基进行化学反应，使其间产生化学键结（无化学键结之自我限制有机氟化物可轻易被移除），然后成膜。膜厚只有5~30纳米，适用于手机等精密电子产品的表面上。
图 自我限制有机氟化物成膜机制，绿色为低表面能氟化基团（氟化长链碳氧聚合物），蓝色为表面反应基团（硅氧烷系列）
目前有大金、信越、道康宁等公司在生产低表
面能自我限制有机氟化物。
2. 镀自我限制有机氟化物膜的关键
自我限制有机氟化物的主要反应基团是与玻璃（二氧化硅）表面的羟基（Si-OH）进行缩合反应，但是手机金属表面并无Si-OH，所以若要在金属上使用此类的有机氟化物，必须先在金属上镀附一层 SiO2，再镀低表面能的有机氟化物。如下图所示：
