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接觸角測試評估鋼化玻璃表面涂層耐磨性能的研究
發布時間：2025-10-31 點擊次數：70
鋼化玻璃作為一種廣泛應用于建筑、家電、汽車及電子顯示領域的基礎材料，其表面性能至關重要。為了賦予玻璃自清潔、防指紋、抗污、防眩光等特殊功能，常在表面施加一層或多層功能性涂層（如SiO?基疏水涂層）。然而，這些涂層在日常使用中會不可避免地遭受摩擦、刮擦等物理損傷。
涂層的耐磨性能直接決定了其功能壽命。因此，開發一種快速、準確的涂層耐磨性評估方法顯得尤為關鍵。傳統的目視檢查法主觀性強，靈敏度低。而接觸角測量作為一種經典的表面科學分析技術，能夠靈敏地反映固體表面自由能和化學組成的變化，是評估涂層磨損前后狀態變化的理想工具。
對于鋼化玻璃的功能涂層，其性能（如疏水性）與高接觸角值直接相關。一旦涂層因磨損而受損，暴露出下層或本體的更高表面能的玻璃材料，表面的潤濕性就會發生改變，直接表現為接觸角的下降。耐磨試驗機（如線性摩擦磨耗機、泰伯磨耗機）通過特定的摩擦頭（如橡皮、砂輪、鋼絲絨）、在設定的壓力、速度和循環次數下對涂層表面進行摩擦。這個過程模擬了實際使用中的磨損情況。
涂層完好：表面化學性質均勻，表現出設計的高或低接觸角。
涂層磨損：磨損會導致兩種主要變化：
物理損傷：涂層變薄、出現劃痕，甚至局部剝落。
化學暴露：磨損區域暴露出下層不同化學性質的材質。
這兩種變化都會顯著改變表面對液滴的相互作用，從而被接觸角測試儀精確捕捉。
一、實驗方法與步驟：
1、初始狀態測量：
使用接觸角測試儀，在未經磨損的原始涂層表面選取多個點，滴加固定體積的測試液體（通常為去離子水，評估疏油性時可使用油酸二碘甲烷等）。
通過座滴法測量并記錄每個點的靜態接觸角，計算平均值作為初始接觸角（θ0）。
2、模擬磨損實驗：
將樣品固定在耐磨試驗機上。
設定實驗參數：如負載（如500g、1000g）、摩擦行程、速度、循環次數（如100次、500次、1000次等）。這些參數可根據實際應用場景的嚴酷程度進行調整。
啟動設備，對涂層表面進行規定次數的摩擦。
3、磨損后狀態測量與分析：
將磨損后的樣品清潔干燥，再次使用接觸角測試儀在摩擦區域及附近進行多點測量。
記錄磨損后的接觸角值（θ1）。
核心對比：將θ1與θ0進行對比分析。
二、通過對比摩擦前后的接觸角數據，可以得出以下幾種結論：
1、接觸角基本不變（θ1≈ θ0）：
表明涂層具有優異的耐磨性。在經過設定的摩擦測試后，涂層仍能保持其原有的化學性質和表面結構，功能未受明顯影響。
2、接觸角顯著下降（θ1 < θ0）：
這是最常見的現象，表明涂層已發生磨損。接觸角下降的幅度直接反映了磨損的嚴重程度。下降越多，說明涂層損耗越嚴重，其疏液/親液功能衰減越明顯。
3、接觸角變為零（完全鋪展）：
在極端磨損情況下，涂層被完全磨穿，暴露出親水性的鋼化玻璃基底，水滴會迅速鋪展開，接觸角接近0°。這表明涂層已完全失效。
通過監測摩擦前后接觸角的變化來評估鋼化玻璃表面涂層的耐磨性，是一種科學、精確且高效的質量控制與研發驗證手段，對于提升高端玻璃制品的可靠性和市場競爭力具有重要意義。
