Het geheim van onzichtbare vingerafdrukken: diepgaande analyse van de zwarte technologie van PVD anti-vingerafdrukfolie 

In het dagelijks leven wordt het pas schoongemaakte scherm van een mobiele telefoon onmiddellijk bedekt met vingerafdrukken, is de nieuw gekochte roestvrijstalen kraan gevoelig voor watervlekken en olieresten, en is de lens van een bril vaak wazig door vet - deze problemen komen allemaal voort uit de adsorptie van oppervlakken van voorwerpen door vingerafdrukken en olievlekken. De opkomst van de fysieke vacuüm depositie coating (PVD) anti-vingerafdruk filmtechnologie heeft "geen spoor op de vingertop" bereikt met een ultradunne maar zeer effectieve film. Bovendien beschikt het ook over voordelen zoals slijtvastheid, corrosiebestendigheid en milieuvriendelijkheid, waardoor het de kerntechnologie is voor oppervlaktebescherming van high-end producten. Laten we vandaag samen het mysterie van de PVD anti-vingerafdruk film onthullen en onderzoeken hoe deze technologie gebruikt om onze levenservaringen te hervormen.

PVD anti-vingerafdruk film is een functionele film die via fysieke vacuüm coatingtechnologie op het substraatoppervlak wordt aangebracht. De kerncomponenten zijn fluorhoudende verbindingen, diamantachtige koolstof (DLC) en andere materialen met lage oppervlakte-energie. De dikte is slechts 50 tot 200 nanometer (equivalent aan een duizendste van de diameter van een haarstreng). In tegenstelling tot traditionele coating-type anti-vingerafdruk films, "coaten" deze niet simpelweg het oppervlak, maar bereikt het een sterke binding tussen de filmlaag atomen en de substraat atomen door gasfase depositie, met een sterkere hechting en duurzaamheid. Het is een perfecte integratie van materiaalkunde en vacuümtechnologie.

De "vingerafdrukken" die op onze vingertoppen achterblijven, zijn een mengsel van huiduitscheidingen zoals olie, zweet en een kleine hoeveelheid stof. De olie is de kern van het hardnekkige residu. Vanuit een fysiek en chemisch perspectief is de sleutel tot vingerafdrukresten het "verschil in oppervlakte-energie" - de oppervlakken van gewone voorwerpen (glas, metaal, plastic) hebben een hogere oppervlakte-energie, terwijl de vingerafdruk olie een stof met lage oppervlakte-energie is. Volgens het principe "gelijk lost gelijk op", zal de olie zich gemakkelijk verspreiden en hechten op het oppervlak met hoge oppervlakte-energie, waardoor een oliefilm ontstaat die moeilijk te verwijderen is.

Bovendien vertonen zelfs ogenschijnlijk gladde oppervlakken microscopische golvingen onder een microscoop. Deze "groeven" dienen als schuilplaatsen voor oliën, waardoor het moeilijker wordt om residuen te verwijderen. De kern van PVD anti-vingerafdruk coating ligt in het aanpakken van dit probleem bij de wortel door "het verminderen van de oppervlakte-energie" en "het optimaliseren van de microstructuur".

Het anti-vingerafdruk effect van PVD anti-vingerafdruk film wordt bereikt door de synergie van het ontwerp met lage oppervlakte-energie en microscopische hydrofobe en oleofobe structuren, wat resulteert in een oppervlaktekarakteristiek die vergelijkbaar is met het "lotusblad-effect".

De oppervlakte-energie van vingerafdruk olie is ongeveer 30 tot 40 mN/m (millinewtons/meter). Het kernontwerp van de PVD anti-vingerafdruk film is om de oppervlakte-energie van het object te verminderen tot onder de 25 mN/m. Op dit punt verliest de olie met lage oppervlakte-energie zijn spreidingsvermogen en kan het geen uniforme oliefilm vormen. Het kan alleen krimpen tot kleine druppeltjes en kan gemakkelijk worden verwijderd door zachtjes te vegen.

Om deze eigenschap te bereiken, gebruiken de coatinglagen meestal fluorhoudende verbindingen of diamantachtige koolstof (DLC) materialen. Fluor is het meest elektronegatieve element in de natuur, en fluorhoudende verbindingen hebben stabiele moleculaire structuren en een extreem lage oppervlakteactiviteit. De DLC-coating is samengesteld uit sp³ en sp² hybride koolstofatomen, en heeft inherent een lage oppervlakte-energie. Het introduceren van een kleine hoeveelheid fluorelementen resulteert in nog significantere effecten.

Het oppervlak van de PVD anti-vingerafdruk coating is niet volledig glad. Door de depositieparameters aan te passen, kunnen nano-schaal concave en convexe structuren worden gevormd, variërend van enkele tientallen tot enkele honderden nanometers. Deze structuren laten lucht de gaten vullen. Wanneer olie- of waterdruppels in contact komen, is wat er daadwerkelijk in contact komt de "filmlaag + lucht" composietstructuur, wat het contactoppervlak aanzienlijk vermindert en het olie- en waterafstotende effect versterkt. Op dit moment is de contacthoek tussen waterdruppels en oliedruppels op het oppervlak groter dan 110°, waardoor ze minder snel hechten en gemakkelijker afrollen. Echt "gemakkelijk schoonmaken en geen residu" bereiken.

De prestaties van PVD anti-vingerafdruk coating hangen af van de precisie van het voorbereidingsproces. De gangbare processen zijn magnetron sputtering en boogionenplating. High-end producten kunnen meerlaagse composietdepositie toepassen om zich aan te passen aan verschillende substraten en scenario's.

1. Magnetron sputtering proces: De mainstream keuze, die uniformiteit en hechting in evenwicht brengt

   Magnetron sputtering is het meest gebruikte proces. De kern is "in een vacuümomgeving controleert het magnetische veld de elektronenbombardement van het doelmateriaal om atoomniveau deeltjesdepositie te genereren en een film te vormen". Het wordt in vier stappen uitgevoerd: Ten eerste, vacuümvoorbereiding, het plaatsen van het gereinigde substraat in de kamer en het evacueren tot een hoog vacuüm van 10⁻³ tot 10⁻⁴ Pa om luchtinterferentie te verminderen; ten tweede, het introduceren van argongas, dat wordt geïoniseerd en gebruikt als "bombardementdeeltjes"; ten derde, doel sputtering, de voeding vormt een sterk elektrisch veld en het magnetische veld controleert de elektronen om het fluorhoudende of metalen doelwit te bombarderen, waardoor een hoogenergetische deeltjesstroom wordt gegenereerd; ten vierde, filmdepositie, de deeltjesstroom wordt uniform afgezet onder de geleiding van het elektrische veld, met de filmdikte gecontroleerd op 50 tot 200 nanometer.

   Dit proces heeft opmerkelijke voordelen: de filmlaag is van hoge uniformiteit, in staat om grote oppervlakken of gebogen substraten te bedekken, met een dikteafwijking van niet meer dan ±5%; het heeft een sterke hechting en er werd geen afschilfering waargenomen na tests met raster en tape; het heeft een sterke compatibiliteit, is geschikt voor verschillende substraten en is geschikt voor massaproductie.

2. Boogionenplating proces: Een topkeuze die vingerafdrukbestendigheid en hoge hardheid combineert

   Voor producten zoals de behuizing van mobiele telefoons en de kast van horloges die vingerafdrukken moeten voorkomen en tegelijkertijd een hoge slijtvastheid moeten hebben, wordt vaak boogionenplating gebruikt om DLC anti-vingerafdruk films te bereiden. Het kernprincipe is dat "boogontlading hoge temperatuur genereert, het doelmateriaal ioniseert in hoogenergetische ionen en afzet in een dichte filmlaag". De ionisatiesnelheid van het doelmateriaal bereikt 60% tot 80%, en de filmlaag heeft een hogere hardheid (HV1500 tot 3000). Tijdens het voorbereidingsproces worden grafietdoelen of waterstofhoudende koolstofdoelen gebruikt, en een kleine hoeveelheid fluorgas kan het anti-vingerafdruk effect versterken. Het nadeel is echter dat de apparatuurkosten hoog zijn en dat er een daaropvolgende polijsting nodig is om de gladheid te verbeteren.

3. Composiet meerlaags depositieproces: Multifunctionele synergie

   High-end producten nemen vaak meerlaagse composietstructuren aan, zoals "anti-reflectie film + slijtvaste keramische film + vingerafdrukbestendige fluorkoolstof film" voor het scherm van mobiele telefoons, die hoge lichtdoorlatendheid, krasbestendigheid en anti-vingerafdruk eigenschappen combineert; "chroom basis film + gefluoreerde chroom functionele film" voor roestvrijstalen hardware, die de hechting en corrosiebestendigheid verbetert. Dit proces vereist een precieze controle van de dikte en samenstelling van elke laag, en de technische eisen zijn extreem hoog.

Traditionele spuit- en dompel anti-vingerafdruk coatings hebben nadelen zoals slechte hechting, gemakkelijk loslaten en milieuvervuiling. PVD anti-vingerafdruk coatings zijn echter de mainstream geworden vanwege hun vijf belangrijke voordelen:

1. Sterke hechting en lange levensduur
2. Slijtvast en corrosiebestendig, biedt uitgebreide bescherming
3. Milieuvriendelijk en vrij van vervuiling
4. Brede toepasbaarheid en sterke compatibiliteit
5. Hoge lichtdoorlatendheid zonder de functionaliteit te beïnvloeden

Met zijn uitgebreide prestaties wordt de PVD anti-vingerafdruk coating veel gebruikt in meerdere high-end gebieden:

1. Consumentenelektronica-industrie: Kerntoepassingen

   Deze technologie wordt toegepast op het frame, de achterkant, de cameramodule, het scherm van mobiele telefoons, de behuizing van laptops, smartwatches, enz. High-end mobiele telefoons gebruiken bijvoorbeeld PVD anti-vingerafdruk films om de behuizing schoon te houden, krassen te verminderen en de textuur te verbeteren.

2. Brillenindustrie: Verbeteren van de draagervaring

   De anti-vingerafdruk coating op de lenzen vermindert de hechting van vet en verbetert de helderheid van het zicht; de anti-vingerafdruk coating op de metalen monturen voorkomt corrosie door zweet en behoudt de glans, wat voldoet aan de lichtgewicht eisen van mensen met hoge myopie.

3. Horloge-industrie: Het behouden van high-end kwaliteit

   De kasten van high-end mechanische horloges worden eerst gecoat met decoratieve films, en vervolgens worden extra anti-vingerafdruk films toegevoegd om esthetiek en bescherming in evenwicht te brengen; na het coaten voor duikhorloges wordt hun weerstand tegen zeewatercorrosie verbeterd.

4. Keuken- en badkamerhardware-industrie: Gemakkelijk schoon te maken en bestand tegen vocht

   Na het coaten kunnen kranen, douchekoppen, deursloten, enz. automatisch watervlekken en olieresten afstoten. Ze zijn bestand tegen de corrosie van reinigingsmiddelen en blijven lang glanzend en schoon. Ze zijn de voorkeurskeuze voor high-end merken zoals Kohler en TOTO.

5. Automobiel- en medische apparatenindustrieën

   Na het installeren van interieurknoppen van de auto, het centrale bedieningspaneel en de raambekleding, wordt het uiterlijk verbeterd en de rijveiligheid verbeterd; de chirurgische instrumenten die met een film zijn gecoat, verminderen de bloedhechting, waardoor desinfectie gemakkelijker wordt; de kunstgewrichten die met een film zijn gecoat, verbeteren de biocompatibiliteit en slijtvastheid.

De toekomstige PVD anti-vingerafdruk coating zal zich in drie hoofdrichtingen ontwikkelen: Ten eerste, functionele integratie, het bereiken van de integratie van meerdere functies zoals "anti-vingerafdruk, antibacterieel en anti-condens"; Ten tweede, precisiebewerking, het verbeteren van de uniformiteit van de coatinglaag en het verminderen van de productiekosten; Ten derde, groene materialen, het ontwikkelen van niet-fluorhoudende milieuvriendelijke materialen om te voldoen aan de eisen van duurzame ontwikkeling.

Tijdens het dagelijks gebruik is het noodzakelijk om te voorkomen dat scherpe voorwerpen krassen veroorzaken, zachtjes te reinigen, uit de buurt te blijven van omgevingen met hoge temperaturen en regelmatig te vegen om de levensduur van de filmlaag te verlengen.

Van het scherm van een mobiele telefoon tot de hardware van de keuken en badkamer, de PVD anti-vingerafdruk film, met zijn film op nanometerniveau, verandert de levenservaring. Hierachter staat de integratie en innovatie van meerdere disciplines. Met technologische iteraties zal het meer functionele integratie bereiken en een breder scala aan toepassingen hebben, waardoor "geen spoor op vingertoppen en geen zorgen over schoonmaken" een veelvoorkomend verschijnsel wordt, wat de kernwaarde van technologie die het leven dient benadrukt - het verbeteren van het geluk en het gemak van het leven in de kleinste details.