光學(xué)鍍膜AF膜成分、原理及制備工藝

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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

在目前主流的工藝方案中，幾乎所有的手機鏡頭鍍膜都會涉及到 AF，本節(jié)就 AF 的成分，工作原理及制備工藝進行講述。

1. AF 膜的直觀作用

鍍了 AF 的膜面通常會處于鏡頭的外側(cè)，要經(jīng)受各種考驗：不同習(xí)慣動作的人手撫摸，指甲刮擦，油鹽醬醋的腐蝕，日曬風(fēng)吹雨淋，各種布料口袋的摩擦，鑰匙等硬物的傷害等等。為了保持?jǐn)z像頭拍照質(zhì)量始終不受影響，薄膜必須具有一定的硬度要求，必須可以防水防潮，必須可以耐摩擦，必須盡可能防污且易被清潔，而AF膜可以*大程度的提升常規(guī)薄膜的這些能力。

由于這些優(yōu)點，手機外殼鍍膜也會大量用到這種技術(shù)，且一直是智能手機產(chǎn)品外觀設(shè)計的一大重點。加硬，耐摩擦，防水防潮，防污耐腐蝕，易被清潔，是手機業(yè)界一直在研究的技術(shù)。

2. AF 膜的成分及工作原理

AF 是 Anti-Fingerprint 的縮寫，字面意思是抗指紋膜，表示的是一種能力，具備抗指紋效果，抗污能力強，且易清潔。在講述原理之前，有必要先介紹下表面能。

決定物體表面防污防水的關(guān)鍵因素物體的表面能。直接影響著表面物質(zhì)的粘附性（易沾臟污指紋的程度），液體與表面的粘濕性和滲透性。物質(zhì)的表面能可以通過接觸角計算得到。接觸角θ越小，表面能越大，物體表面越濕潤；接觸角θ越大，表面能越小，物體表面越不濕潤，表面“不粘”，從而易于清潔。

下表為常見基底材質(zhì)的表面能。AF 表面能*小，接觸角度*大，也就是 防污、防水性能*佳。而氧化鈦膜的表面能為 111 *大，水接觸角越小，防污防水效果*差。手機上常用的材料鋁、鋼和玻璃表面能偏大，粘附性較強。

目前已知的低表面能材料有機硅和有機氟材料，其分子集團的表面能從大到小依次為：-CH2->-CH3>-CF2->C-F2H>-CF3 其中，-CF3 基團的表面能小至 6.17mJ/m2，計算得到接觸角為 115.12°， 為目前已知*大分子排斥之接觸角。

業(yè)界普遍認(rèn)為，氟材料是目前**能達到用戶需求且長期使用的產(chǎn)品；短期內(nèi)還是以氟材料為主，可以暫且將 AF 技術(shù)理解為氟技術(shù)。下表為某種AF 材料的成分表。

需要補充說明的是，自然界中存在的荷葉自潔效應(yīng)，其本質(zhì)是表面有一層超微納米結(jié)構(gòu)層，如下圖所示。雖然都表現(xiàn)為大的水滴接觸角，但其原理與 AF 膜不同。

3. AF 膜類別

目前氟材料在 AF 上面的應(yīng)用，已接近一個材料的極限了，再做突破難度很大。從大類劃分，低表面能的氟材料主要分為兩大類：可固化樹酯類膜和自我限制表面反應(yīng)類膜層。下表對這兩種膜層的特性進行了總結(jié)。對于手機攝像頭，目前主流工藝是采用自我限制類有機氟化物。

自我限制表面反應(yīng)類膜層按產(chǎn)品應(yīng)用通常分為兩大類。一類是硅表面的氟，水滴角大于 115°，動摩擦系數(shù)小于 0.03。硅表面的氟材料通常會用在玻璃、陽極氧化、金屬等材質(zhì)。以現(xiàn)在技術(shù)發(fā)展來看，常見的固體表面都能做上去。另外一類是塑料表面的氟化物，比如 PC、PMMA、ABS 等。水滴角通常大于 105°。

在全球范圍內(nèi)，比利時 Solvay 和大金是 AF 技術(shù)的**廠家，其他如度恩、PPG、信越、富士康、旭硝子、巴斯夫等也有能力生產(chǎn)。

4. AF 膜檢測標(biāo)準(zhǔn)

對于 AF 膜，目前主要有三種評價測試方法。

a. 接觸角測試：可以很快判定是否具備 AF 效果以及是否失效。

b. 動摩擦測試：水滴角及感官體驗。

c. 耐摩擦測試。

雖有測試方法，但具體實施標(biāo)準(zhǔn)比較混亂。華為，蘋果、三星等各有標(biāo)準(zhǔn)。蘋果認(rèn)為產(chǎn)品表面的摩擦是剛性的，接觸的都是剛性物品，如鑰匙和紐扣等，因此測試方法傾向于用鋼絲絨。三星講究感官體驗。認(rèn)為軟的東西如手指和布料等是 AF 表面的重要接觸物，所以傾向于用工業(yè)橡皮來測試；并希望做到表面觸感順滑。

5. AF 膜制備工藝

目前*常用的是硅表面氟材料，它由低表面能氟化基團和表面反應(yīng)基團兩種官能基團所組成。當(dāng)有機氟化物接觸到物質(zhì)表面后，表面反應(yīng)基團將對對應(yīng)的表面官能基進行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)，然后成膜。自我限制有機氟化物的主要反應(yīng)基團是與沉積玻璃（主要成分是 SiO2）表面的羥基（Si-OH）進行縮合反應(yīng)，但是手機金屬表面并無 Si-OH，所以若要在金屬或其他材料上使用此類的有機氟化物，必須先在鍍一層 SiO2，再鍍低表面能的有機氟化物，如下圖所示。

市場有多種型號的 AF 藥丸，不同型號的性能有明顯差異，裝藥量也會有明顯區(qū)別。實際應(yīng)用時也要依據(jù)*終客戶的判定標(biāo)準(zhǔn)進行慎重選擇。

蒸發(fā) AF 通常有兩種方法，一種是石墨坩堝，一種是蒸發(fā)舟。對于石墨坩堝，度恩官方曾給出了石墨坩堝電子束蒸發(fā)時的注意事項，詳見下圖所示。

須注意電子束轟擊位置，并控制束流，束流一般在 50mA 左右，過大的束流或位置不對很容易造成 AF 受熱分解，導(dǎo)致鍍膜失效。除此外，還要注意以下事項。

a.AF 藥丸拆開包裝后須立即使用。拆開長久放置藥性會揮發(fā)失效；

b. 結(jié)合層 SiO2 的厚度以 15-20nm 為宜，建議不能太致密，便于 AF 藥化學(xué)鍵結(jié)成型；

c. 結(jié)合層結(jié)束后鍍 AF，建議速率 0.8nm/S。為保證 AF 充分發(fā)揮其效果，實際鍍膜中可能需要適當(dāng)增加膜層厚度，不一定局限于廠家給出的15~20nm 的參考厚度；

d. 成膜后取出鏡片，常溫靜置 120min 以上，讓薄膜充分老化。

6. 總結(jié)

補充一下，硬度也是手機薄膜很重要的一個指標(biāo)。硬度與基板本身材質(zhì)特

性有很大關(guān)系。一般情況下，同樣工藝鍍膜條件下，較硬的基板表面，可以得到硬度更高的測試結(jié)果。市場上專用的加硬液，可以涂在基板表面，

進行表面改性，提高硬度，通常稱為 HC 膜。與 AF 配合使用，可以大幅

度提高薄膜的測量硬度。

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  卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業(yè)。
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    上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動力，通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻力量。