镜片起雾（上）： 人与人最远的距离，是你在我眼前时，我眼镜起雾…

出品：科普中国

作者：李瑞（半导体工程师）

监制：中国科普博览

冬季眼镜起雾无疑是困扰广大眼镜使用者的一大难题，尤其是在戴着口罩的情况下，情况会更糟糕。在驾驶汽车或者操作机器等可能发生危险的场合中时，突然间出现的眼镜起雾还有引发事故的隐患。

那么，有没有什么方法，能除去这些恼人的雾气呢？

戴眼镜的神职人员，创作于1403年

（图片来源：维基百科，公有领域）

镜片为什么会起雾？

镜片上的白雾，本质上是空气中的水蒸气分子凝结而成的小水珠。这些小水珠在镜片表面形成了无数个半球形的小凸起，对外界射来的光线产生漫反射效果，因此视觉上看起来会呈现白色。空气中除了氮气、氧气、二氧化碳等气体，还存在着相当数量的水分子，此时一旦有温度较低的表面，水蒸气就会在其上凝结，聚成小水珠。

特别是在有人活动的室内空间中，更是容易形成较高的水蒸气浓度。例如冬季开车时，我们可能会注意到一个现象，假如车内只有司机自己，前挡风玻璃就不太容易起雾，但当车内乘客比较多时，前方的挡风玻璃就会频繁起雾了。这是因为人类从口鼻处呼出的气体含有大量水蒸气，人数越多，车内的水蒸气浓度就越高。

类似地，当我们戴着口罩，鼻子外围的轮廓往往无法贴紧面部，这就会导致呼出的水蒸气沿着缝隙处“喷射”到眼镜镜片上。冬季室外气温低，水蒸气自然很容易凝结在镜片表面，给我们造成困扰。

车窗玻璃除雾工艺大赏

眼镜片和车窗玻璃是日常生活中最需要进行除雾的两大场景，我们先来说说车窗玻璃。

由于布置在空间较大、且有电能供应的车内，因此和眼镜相比，车窗玻璃可以动用更多的机电设备，主要采用主动式的镜片除雾技术。

而且，其实挡风玻璃和后窗玻璃的除雾方式还有所不同。

如果你仔细观察过汽车的后窗玻璃，应该会发现很多细线，这其实就是用来进行加热的金属丝，一般来说其材质是导电导热性能好且成本较低的铜丝。有除雾需求时，按下开关给铜丝通电，就会在几分钟乃至几十秒内升温到足以让凝结的水雾消散。与前部车窗相比，**后部车窗对可视性要求不高，因此采用加热丝除雾是目前的主流技术，**那么挡风玻璃又是通过什么方式来进行除雾的呢？

后车窗上的加热丝

（图片来源：pixabay）

如果有驾驶经验，你一定会注意到汽车空调中有一个专门的挡风玻璃除雾按钮，按下这个按钮后，**专门对着玻璃的出风口就会吹出热气，在加热和风力的双重作用下，一般只要十几秒，凝结的雾气就会开始消散。**很多人可能会有疑问，既然空调一吹就能解决的事情，为什么不在后窗附近也布置几个出风口，这样不就省了埋设加热丝的麻烦？

其实，汽车前后窗使用不同的除雾工艺，主要是考虑到成本问题。直接用空调吹当然简单，但车用空调安装在前部机舱内，向前方玻璃供热风的管路系统无需很复杂，但假如要向后方供热风，管道就要穿越整个车体，这给设计和制造都带来了不小的成本提升，所以绝大多数车型都没有后窗专用的除雾空调。同样的道理，既然简单的空调出风口就能解决问题，前挡风玻璃也不会配备专门的加热丝。

镜片除雾工艺都有哪些？

说完了车窗玻璃除雾，我们再来看看已有的眼镜除雾技术。

和汽车有所不同，眼镜显然不可能依赖有电源供给的主动式除雾，而只能是被动式除雾。真正具有实用意义的眼镜除雾技术其实在最近十年内才开始广泛流行，它的技术路线原理上来说是基于涂层技术，但具体的除雾涂层其实又分为亲水式和吸水式两个主要的类别。

亲水式涂层利用了类似于表面活性剂的成分，可以让凝结的水蒸气尽量不聚为单个的微小水珠，而是尽可能在镜片表面铺展。这样一来就能防止由微小水珠引发的漫反射，让镜片保持清晰的视野。

不过，亲水性涂层的效果会随着使用时间的增加而逐渐减弱，因此需要对镜片进行定期保养。保养的方式是用专用的湿巾来对镜片进行擦拭，以便让湿巾中所含有的表面活性剂成分重新涂覆于镜片表面。

吸水性涂层则是利用了专门的吸水层来尽量吸收水蒸气，防止其发生凝结。一般的吸水层材料是聚氨酯，这是一种具有大量微孔结构的合成树脂。水蒸气分子接触镜片后，会被吸附到聚氨酯层中去，只要吸附能力不饱和，就很难在镜片上凝集。

而且，吸附后的水分子在干燥环境中还会解除吸附，重新进入到空气中，这也让吸水性涂层的反复利用成为了可能。一般来说，吸水性涂层可以在大约两年的时间内维持稳定，无需额外的维护。

此时你会不会想，假如能发明一种很难起雾，或者起雾后很快就能消退的镜片，岂不是能够一劳永逸地解决这个困扰了人类自眼镜发明以来几百年的问题？对于这个疑惑，我们将在之后的文章中帮你解开。

编辑：孙晨宇

参考文献：

【1】Transparent sunlight-activated antifogging metamaterials

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

【2】戴上口罩后，如何优雅地佩戴眼镜？

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】后挡风玻璃为什么用电热丝加热？能用风吹吗？

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

【5】你的眼镜够“透亮”吗？

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