鏡片起霧（上）： 人與人最遠的距離，是你在我眼前時，我眼鏡起霧…

出品：科普中國

作者：李瑞（半導(dǎo)體工程師）

監(jiān)制：中國科普博覽

冬季眼鏡起霧無疑是困擾廣大眼鏡使用者的一大難題，尤其是在戴著口罩的情況下，情況會更糟糕。在駕駛汽車或者操作機器等可能發(fā)生危險的場合中時，突然間出現(xiàn)的眼鏡起霧還有引發(fā)事故的隱患。

那么，有沒有什么方法，能除去這些惱人的霧氣呢？

戴眼鏡的神職人員，創(chuàng)作于1403年

（圖片來源：維基百科，公有領(lǐng)域）

鏡片為什么會起霧？

鏡片上的白霧，本質(zhì)上是空氣中的水蒸氣分子凝結(jié)而成的小水珠。這些小水珠在鏡片表面形成了無數(shù)個半球形的小凸起，對外界射來的光線產(chǎn)生漫反射效果，因此視覺上看起來會呈現(xiàn)白色?？諝庵谐说獨?、氧氣、二氧化碳等氣體，還存在著相當數(shù)量的水分子，此時一旦有溫度較低的表面，水蒸氣就會在其上凝結(jié)，聚成小水珠。

特別是在有人活動的室內(nèi)空間中，更是容易形成較高的水蒸氣濃度。例如冬季開車時，我們可能會注意到一個現(xiàn)象，假如車內(nèi)只有司機自己，前擋風(fēng)玻璃就不太容易起霧，但當車內(nèi)乘客比較多時，前方的擋風(fēng)玻璃就會頻繁起霧了。這是因為人類從口鼻處呼出的氣體含有大量水蒸氣，人數(shù)越多，車內(nèi)的水蒸氣濃度就越高。

類似地，當我們戴著口罩，鼻子外圍的輪廓往往無法貼緊面部，這就會導(dǎo)致呼出的水蒸氣沿著縫隙處“噴射”到眼鏡鏡片上。冬季室外氣溫低，水蒸氣自然很容易凝結(jié)在鏡片表面，給我們造成困擾。

車窗玻璃除霧工藝大賞

眼鏡片和車窗玻璃是日常生活中最需要進行除霧的兩大場景，我們先來說說車窗玻璃。

由于布置在空間較大、且有電能供應(yīng)的車內(nèi)，因此和眼鏡相比，車窗玻璃可以動用更多的機電設(shè)備，主要采用主動式的鏡片除霧技術(shù)。

而且，其實擋風(fēng)玻璃和后窗玻璃的除霧方式還有所不同。

如果你仔細觀察過汽車的后窗玻璃，應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)很多細線，這其實就是用來進行加熱的金屬絲，一般來說其材質(zhì)是導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好且成本較低的銅絲。有除霧需求時，按下開關(guān)給銅絲通電，就會在幾分鐘乃至幾十秒內(nèi)升溫到足以讓凝結(jié)的水霧消散。與前部車窗相比，**后部車窗對可視性要求不高，因此采用加熱絲除霧是目前的主流技術(shù)，**那么擋風(fēng)玻璃又是通過什么方式來進行除霧的呢？

后車窗上的加熱絲

（圖片來源：pixabay）

如果有駕駛經(jīng)驗，你一定會注意到汽車空調(diào)中有一個專門的擋風(fēng)玻璃除霧按鈕，按下這個按鈕后，**專門對著玻璃的出風(fēng)口就會吹出熱氣，在加熱和風(fēng)力的雙重作用下，一般只要十幾秒，凝結(jié)的霧氣就會開始消散。**很多人可能會有疑問，既然空調(diào)一吹就能解決的事情，為什么不在后窗附近也布置幾個出風(fēng)口，這樣不就省了埋設(shè)加熱絲的麻煩？

其實，汽車前后窗使用不同的除霧工藝，主要是考慮到成本問題。直接用空調(diào)吹當然簡單，但車用空調(diào)安裝在前部機艙內(nèi)，向前方玻璃供熱風(fēng)的管路系統(tǒng)無需很復(fù)雜，但假如要向后方供熱風(fēng)，管道就要穿越整個車體，這給設(shè)計和制造都帶來了不小的成本提升，所以絕大多數(shù)車型都沒有后窗專用的除霧空調(diào)。同樣的道理，既然簡單的空調(diào)出風(fēng)口就能解決問題，前擋風(fēng)玻璃也不會配備專門的加熱絲。

鏡片除霧工藝都有哪些？

說完了車窗玻璃除霧，我們再來看看已有的眼鏡除霧技術(shù)。

和汽車有所不同，眼鏡顯然不可能依賴有電源供給的主動式除霧，而只能是被動式除霧。真正具有實用意義的眼鏡除霧技術(shù)其實在最近十年內(nèi)才開始廣泛流行，它的技術(shù)路線原理上來說是基于涂層技術(shù)，但具體的除霧涂層其實又分為親水式和吸水式兩個主要的類別。

親水式涂層利用了類似于表面活性劑的成分，可以讓凝結(jié)的水蒸氣盡量不聚為單個的微小水珠，而是盡可能在鏡片表面鋪展。這樣一來就能防止由微小水珠引發(fā)的漫反射，讓鏡片保持清晰的視野。

不過，親水性涂層的效果會隨著使用時間的增加而逐漸減弱，因此需要對鏡片進行定期保養(yǎng)。保養(yǎng)的方式是用專用的濕巾來對鏡片進行擦拭，以便讓濕巾中所含有的表面活性劑成分重新涂覆于鏡片表面。

吸水性涂層則是利用了專門的吸水層來盡量吸收水蒸氣，防止其發(fā)生凝結(jié)。一般的吸水層材料是聚氨酯，這是一種具有大量微孔結(jié)構(gòu)的合成樹脂。水蒸氣分子接觸鏡片后，會被吸附到聚氨酯層中去，只要吸附能力不飽和，就很難在鏡片上凝集。

而且，吸附后的水分子在干燥環(huán)境中還會解除吸附，重新進入到空氣中，這也讓吸水性涂層的反復(fù)利用成為了可能。一般來說，吸水性涂層可以在大約兩年的時間內(nèi)維持穩(wěn)定，無需額外的維護。

此時你會不會想，假如能發(fā)明一種很難起霧，或者起霧后很快就能消退的鏡片，豈不是能夠一勞永逸地解決這個困擾了人類自眼鏡發(fā)明以來幾百年的問題？對于這個疑惑，我們將在之后的文章中幫你解開。

編輯：孫晨宇

參考文獻：

【1】Transparent sunlight-activated antifogging metamaterials

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01267-1#Sec15

【2】戴上口罩后，如何優(yōu)雅地佩戴眼鏡？

https://mp.weixin.qq.com/s/Y1tOzONl2TRtHEGebwcb2A

【3】メガネの曇り止め加工とは？2種類のコーティングについて解説

https://weekly.jins.com/library/library66-anti-fog-processing.html

【4】后擋風(fēng)玻璃為什么用電熱絲加熱？能用風(fēng)吹嗎？

https://www.pcauto.com.cn/hj/article/287400.html

【5】你的眼鏡夠“透亮”嗎？

https://zhuanlan.zhihu.com/p/47453027