AF抗指紋技術(shù)，看這篇文章，就夠了

2018年5月9日，艾邦汽車智能表面微信群里舉行了一場微課堂活動，來自智宇新材料的熊總介紹了AF的技術(shù)原理，以及在汽車、手機上面的應(yīng)用。什么是AF？指紋到底是什么？根據(jù)微課堂語音整理分享給大家。

圖 AF概念介紹

AF就是抗指紋。大家對它缺乏了解，到底某個產(chǎn)品有沒有使用AF技術(shù)？一般人可能無從分辨。目前來講，EC是易清潔，AS是抗污 ，AF是抗指紋。實際上這是三個等級的產(chǎn)品，會有不同的定位。上圖左下角的圖片是有AF與無AF的對比，并不是有AF就完全沒有指紋，只是AF降低了指紋的附著力，使得臟污表面具備易清潔的特性。

AF技術(shù)的發(fā)展主要取決于氟技術(shù)的提升，在消費類市場上我們所說的AF，都是基于氟材料的表面AF技術(shù)。

圖 AF與水滴角

AF在某些特征面上，用水滴角來表征會比較合適。水滴角便于檢測及觀測，所以水滴角屬于AF的一個重要指標(biāo)。圖片上可以看到：水滴角越高，疏水性越好；疏水性越好，抗指紋能力越好。相反的，水滴角越低，防霧親水效果就會越好。

在大部分材料表面，水滴角通常在25~90度左右，但某些材料的水滴角能超過120至130度，甚至達(dá)到150度（感興趣的朋友可以自行搜索相關(guān)資料）。為什么不使用這些材料進(jìn)行AF呢？原因在于其商用價值不大，基本無法正常使用。

圖 指紋與AF的故事

指紋與AF正式在手機等消費類領(lǐng)域使用，可以追溯到2007年。當(dāng)時智宇與諾基亞一起，共同定義了指紋的概念。指紋是人體分泌的油脂水份、粉塵、細(xì)菌之類的混合物。以前我們認(rèn)為，指紋像汗水一樣都是液體。但實際上與諾基亞一起配合的時候，更傾向于把指紋定義成固體。因為指紋是油脂、粉塵、細(xì)菌等附在物品表面，形成的固態(tài)外觀。

從上表可以看到，07年的時候，業(yè)界考慮更多的是怎么去抗污這個問題。現(xiàn)在業(yè)界對抗指紋這個概念已經(jīng)有了很清晰的了解和認(rèn)知了。新接觸AF的人，他們都會想一個問題：有沒有一種材料能做到完全沒有指紋？這個一定是有的，但如果不能大批量的商用，幾乎等于沒有。

AF的應(yīng)用表面分為兩部分，第一個部分是視覺上的高光高亮的產(chǎn)品表面，第二個部分則是需要提升觸摸手感以及本身需要保護(hù)的表面。這些應(yīng)用AF技術(shù)，都可以取得效果。

有客戶疑問有AF也看到指紋？這樣為什么還要使用AF，而且要增加成本？這個問題的解答要從有無應(yīng)用AF的效果對比著手。早期沒有AF，產(chǎn)品也能湊合著用，但是現(xiàn)在所有的手機及能接觸到的表面應(yīng)該都已經(jīng)有AF。在沒有AF的夏天，打完電話會發(fā)現(xiàn)手機表面非常臟，怎么都擦不干凈，難以接受。但有了AF，事情變得簡單多了，很多人打完電話拿個紙巾三五下就能把手機清潔干凈。

圖 AF原理-荷葉效應(yīng)

AF的原理分為兩種，一種是荷葉效應(yīng)，但實際上現(xiàn)有的AF并不是荷葉效應(yīng)，只是從表象上看水滴角很高，類似荷葉效應(yīng)。國外有一個叫超級干的產(chǎn)品，是把荷葉效應(yīng)運用到極致的巔峰之作，感興趣的朋友可以去搜索了解下。

圖 AF原理-化學(xué)結(jié)構(gòu)法

第二種AF的原理是化學(xué)結(jié)構(gòu)法。氟材料本身具備低表面能的特性，目前的AF技術(shù)，只要水滴角在100度以上的、具備耐久性的，通常把氟材料作為主體。硅或其它材料，性能上跟氟材料有很大差距的。在未來可能會出現(xiàn)一些效果更好的AF材料產(chǎn)品，目前智宇和業(yè)界大公司以及研究所機構(gòu)認(rèn)為，短期內(nèi)業(yè)界還是以氟材料為主，可以暫且將AF技術(shù)理解為氟技術(shù)。

氟材料表面形成的AF，具備耐久性、耐候性，耐磨性等。盡管氟材料還沒達(dá)到高要求客戶的預(yù)期，但在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，氟材料是能夠滿足商用，同時性價比有優(yōu)勢的一個產(chǎn)品。

圖 AF常用測試方法

目前AF已經(jīng)形成較為標(biāo)準(zhǔn)的測試規(guī)范，主要有三種測試方法。

1. 接觸角測試：測試產(chǎn)品表面的水接觸角，通過水滴角，可以很快判定是否具備AF效果以及是否失效。

2.動摩擦測試：動摩擦測試是一個很容易被人忽略的方法，但是在高階應(yīng)用上，他又是非常關(guān)鍵的，后面會進(jìn)行單獨講解。

3.耐摩擦測試：主要是為了測試產(chǎn)品的耐久性，也就是耐摩擦力。

上圖的表格，是幾種測試方法的測試條件及判定標(biāo)準(zhǔn)。判定標(biāo)準(zhǔn)參照摩擦前后，水滴角的變化。但這里，有很多因素需要考慮，比如說鋼絲絨，0000號的鋼絲絨，不同品牌測試出來的結(jié)果都會不一樣。不同的負(fù)重、速度以及行程，實際測出來的結(jié)果都會存在差別。

現(xiàn)在的測試標(biāo)準(zhǔn)比較混亂，蘋果、華為、三星等不同廠商對測試的定義也不一樣。

圖 AF技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)品分化

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。

氟材料按產(chǎn)品應(yīng)用通常分為在兩類。一類是硅表面的氟，其一二代產(chǎn)品對比，水滴角從大于110度上升到大于115度，動摩擦系數(shù)從小于0.06下降到小于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，比如PC、PMMA、ABS等，也是兩代的發(fā)展。第一代是大于100度，第二代是大于105度。硅表面和塑料表面，雖然說世代一樣，生產(chǎn)廠家也一樣，但在特征表現(xiàn)性能上還是有一定的差距，這個差距的主要來源于更深層次的材料應(yīng)用上面。

在全球范圍內(nèi)，Solvay和大金是AF技術(shù)的頂級廠家，其它的有PPG、信越、富士康、旭硝子、巴斯夫，當(dāng)然也包括一些國內(nèi)的廠商。但是現(xiàn)在國內(nèi)的廠商，在技術(shù)積累、專利上面都是十分薄弱的，還處在模仿階段。很多國內(nèi)廠家也沒有專利的概念，在很多應(yīng)用上受到先天的限制。

圖 AF動摩擦系數(shù)

動摩擦系數(shù)是AF最容易被人忽略的一個性能。通常來講，AF在人的體感上有兩大感官體驗。第一個，是顯性的，比如抗指紋抗污的特性，通過眼睛就能看到的。通常會用水滴角、油滴角來做性能的表征。第二個是隱性的，比如觸感體驗。何謂觸感體驗？用一個做過AF和一個沒有做AF的產(chǎn)品對比，手指滑下去的時候，發(fā)現(xiàn)一個很澀，另一個則摸起來很滑。這個參數(shù)就是用動摩擦系數(shù)來表征觸覺體驗。

目前業(yè)界，不管是蘋果還是三星，對AF有不同的要求。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像石頭、鋼絲、紐扣這些,蘋果的AF測試方法傾向于用鋼絲絨。三星比較講究個人體驗。三星認(rèn)為這種軟的東西如手指、衣服等等，是AF表面的重要接觸物，所以三星傾向于用工業(yè)橡皮來測試。就目前智宇的經(jīng)驗來看，三星的標(biāo)準(zhǔn)比蘋果更嚴(yán)格的。

三星對于觸感，更希望做到順滑。以前三星的設(shè)計團(tuán)隊是直接用手感受AF來評價的，沒有一個具體的數(shù)據(jù)，手摸上去感覺可行的情況下水滴角沒問題就可以采用。根據(jù)智宇配合三星的數(shù)據(jù)，動摩擦系數(shù)的提升對產(chǎn)品的耐刮擦性能是有幫助的。當(dāng)尖銳物或者大件物品接觸產(chǎn)品表面時，由于產(chǎn)品光滑，受力面易滑過去，這樣對產(chǎn)品的表面會有一個好的保護(hù)作用。

圖 AF在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用位置

氟化學(xué)受到消費類電子的促進(jìn)而發(fā)展迅速。技術(shù)上已經(jīng)具備在汽車表面使用的水平，包括汽車車身面漆、中控內(nèi)飾表面、車窗表面、PC天窗、PC車燈等，甚至能在某些很亮的金屬表面做AF。

汽車領(lǐng)域相對來說偏保守一點，它對AF的接受程度或者說認(rèn)知不夠，AF需求處于前期階段。目前來看，汽車領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品在外觀方面更關(guān)注顏色與花紋等，對表面AF的關(guān)注度不高。

根據(jù)智宇科技多年專注于AF的經(jīng)驗來看，AF技術(shù)是對消費者生活品質(zhì)的一個提升，是消費升級的過程。比如說以前的手機都沒有用AF，到現(xiàn)在已經(jīng)成為標(biāo)配。不管任何領(lǐng)域只要有無AF之間形成對比，AF技術(shù)就會變成剛需。

圖 AFHC介紹

AFHC是AF Hard Coat的簡稱，簡單點說就是氟材料和樹脂材料組合在一起，然后通過UV固化。在加硬的同時，具備AF功能，拓展了氟材料在塑膠表面的應(yīng)用空白。

圖 AFHC取代汽車原有加硬產(chǎn)品

目前在汽車應(yīng)用上，AFHC主要是取代以往單純的HC加硬產(chǎn)品。主要在汽車中控面板，PC的天窗、側(cè)窗等上面，表現(xiàn)出比較好的效果。像之前在奧迪汽車上有些亮面材料變成了指紋收集器，就是因為沒有做AF處理。

圖 AFHC產(chǎn)品的表面特性與膜厚

AFHC的應(yīng)用技術(shù)，是將材料精密噴涂在產(chǎn)品表面。具備高耐磨、高硬度、抗指紋防污的效果，部分注塑產(chǎn)生的小凹坑之類的缺陷，通過AFHC能做到一定程度的修復(fù)。

AFHC，硬度越高，要求的膜厚越大，最后它的抗彎折能力會變得越差。比如說一塊玻璃和一塊塑膠，如果同時彎折，那么結(jié)果肯定是玻璃比塑膠更容易壓裂。所以AFHC與產(chǎn)品之間必定存在一個平衡的特性。這是現(xiàn)今應(yīng)用技術(shù)上，要做的最大的工作：把AFHC產(chǎn)品做成一個平衡的東西。

AFHC的膜厚主要是在3~10um之間，在這樣的膜厚下，需要采用噴涂工藝，和我們以往常見的淋涂、浸涂不一樣。它優(yōu)于現(xiàn)有淋涂和浸涂的同時，希望再把它的良率，做一個特別高的提升。

圖 AFHC與其他表面處理工藝性能對比

上圖是現(xiàn)今使用的各種表面處理工藝產(chǎn)品的特性對比，我們能看到AFHC ECP310 材料的綜合性能處于一個優(yōu)異的水平。

圖 膜厚對產(chǎn)品表面硬度的影響

這張表講的是不同膜厚對塑膠產(chǎn)品表面硬度的影響。圖中到10um就結(jié)束了，這是因為當(dāng)膜厚超過10um，甚至達(dá)到20um，可能對硬度沒有太大的影響，但會變得更脆，也就是抗沖擊能力會很差。

目前，手機AFHC的要求會高過汽車廠商的要求，包括外觀品質(zhì)這些。對于手機來講，消費者觀察得非常細(xì)致，稍有不良便會導(dǎo)致產(chǎn)品無法銷售。汽車由于是大件物品，不可能做到像手機那樣去觀察，外觀品質(zhì)不良易被消費者所忽略。

圖 AFHC在汽車領(lǐng)域的加工技術(shù)對比

AFHC在汽車領(lǐng)域的加工技術(shù)，目前比較缺乏。現(xiàn)有的淋涂、浸涂、Spindle噴涂線、傳統(tǒng)噴涂等，在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的良率都非常低。大件產(chǎn)品如汽車車窗，即使用邁圖的涂料，它的良率依然很低。針對現(xiàn)狀，智宇開發(fā)出整套精密噴涂設(shè)備，以配套相應(yīng)材料，能使良率得到較大提升。智宇提供整體的解決方案，這套精密噴涂設(shè)備也是方案的一部分。

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