Jak funguje oleofobní vrstva, k čemu je a jak se o ni starat
Libor Foltýnek
- Displej mobilního telefonu je klíčovou komponentou a chceme, aby byl čistý
- Udržet čistotu pomáhá speciální úprava, které se říká oleofobní vrstva
- Jedná se o aplikaci principů známých z přírody a my si o ní řekneme víc
Displej mobilního telefonu je složitá komponenta, která se skládá z několika vrstev. Úplně vespod je zobrazovací vrstva – nebo vrstvy, záleží na typu displeje – a hned nad ní pro někoho možná překvapivě dotyková vrstva. Nad ní už je ochranné sklo, které ale samo o sobě má poměrně špatné vlastnosti jak z hlediska odrazivosti, tak z hlediska zachytávání nečistot. Naštěstí je možné sklo potáhnout speciální vrstvou, která jeho vlastnosti vylepší. Kdo nosíte brýle, dobře víte, jaký rozdíl je mezi obyčejnými skly a skly potaženými speciální antireflexní a hydrofobní vrstvou. Pojďme se ještě jednou přehledně podívat na jednotlivé vrstvy displeje:
- Zobrazovací vrstvy jsou složené z podsvícení, tekutých krystalů a polarizační vrstvy v případě LCD nebo diod v případě AMOLED a podobných displejů.
- Dotyková vrstva umožňuje uživateli ovládat telefon prostřednictvím dotyků. Rozpoznává dotyk prstů díky elektrickému poli, které je narušeno dotykem.
- Ochranné sklo je obvykle tvrzené, chrání přední stranu telefonu. Toto sklo bývá odolné proti poškrábání a nárazům.
- Oleofobní vrstva je aplikována na vnější stranu ochranného skla. Pomáhá odolávat mastnotě a otiskům prstů, což usnadňuje udržování displeje čistým.
Co je oleofobní vrstva?
Dnes se zaměříme na oleofobní vrstvu. Jak už jsme zmínili, jedná se o tenkou, transparentní úpravu, která aplikuje na povrch skla displeje za účelem odpudivosti kapalin a olejů. Díky oleofobní (hydrofobní ) vrstvě nezůstávají na displeji otisky prstů a další mastnoty tak snadno a je tedy snazší udržet obrazovku čistou a dobře čitelnou. Dalším efektem pak je, že prsty po displeji hladce kloužou.
Jak funguje oleofobní vrstva?
Můžeme zjednodušeně říct, že se jedná o aplikaci jevů, známých z přírody. Vědci si všimli, že tvar kapky vody se liší podle povrchového napětí na daném povrchu.
Jedna ze základních vlastností materiálu z pohledu hydromechaniky je kontaktní úhel. Jedná se o úhel, který svírá rozhraní kapaliny a pevné vodorovné látky s rozhraním kapaliny a páry (zpravidla vzduch). Do 90° je definován jako hydrofilní povrch a nad 90° jako hydrofobní. Při dosažení kontaktních úhlů větších než 150° je označován jako super hydrofobní povrch, zde nemá kapka skoro žádný kontakt s povrchem a má téměř tvar koule.
Adam Kurfürst
Kontaktní úhelTato vlastnost je závislá na povrchovém napětí. Molekuly v kapalině působí vzájemně na sousední molekuly stejně velkou silou, která se vyruší. Na rozhraních kapaliny nejsou další molekuly, a proto není výslednice sil nulová. Pak jsou tyto molekuly více vtahovány do středu kapaliny než do vzduchu. Na povrchu vzniká tlak, což způsobuje, že povrch připomíná tenkou napjatou blánu. Každý prvek v přírodě se snaží mít co nejmenší volnou energii. Důsledkem je, že se kapky snaží mít co nejmenší povrch vzhledem k objemu, a tak se co nejvíce přiblížit tvaru koule. Nejlépe tento jev můžeme vidět na snímcích z vesmírných stanic, kde jsou zanedbatelné vnější síly. Na Zemi kapka není dokonalá koule, dochází k deformaci, kterou při normálních podmínkách způsobuje zejména gravitace.
-
- Povrchové napětí
-
- Kapka vodu na vesmírné stanici
Smáčivost je veličina, která je zpravidla charakterizována pro kontaktní úhel vody a pevného povrchu. Na izotropním povrchu se voda snaží dosáhnout energetického minima. Kapičky mají tendenci zůstat v kulovém tvaru, jelikož energetické bariéry jsou ve všech směrech stejné.
Superhydrofobní list rýže a) rýžový list s kapkou vody b) struktura rýžového listu c) schéma struktury rýžového listuVhodnou texturou povrchu lze ovlivnit pohyb i tvar kapky na povrchu. Anizotropní struktura má tvar drážek umístěných vedle sebe. Na jejich směru je závislý kontaktní úhel. Ve směru kanálků nemá kapka zdaleka tak velkou energetickou bariéru, jakou má v kolmém směru, a tak má tendenci se tímto směrem roztahovat. Naopak v kolmém směru je překonání energetické bariéry v podobě drážek náročné, kapka se pouze na drážku navalí, ale nepřekoná ji. Výsledný tvar kapky tvoří elipsoid, úhel v paralelním směru je menší než v kolmém. Rozdíl mezi těmito úhly charakterizuje anizotropii smáčení povrchu. Její velikost závisí především na přesnosti uspořádání, drsnosti a heterogenitě struktury. Se zvětšujícími se kanálky při stejném tvaru a hladkosti textury dochází k lineárnímu nárůstu anizotropie.
Chování vodní kapky na strukturovaném povrchuPříkladem může být list rýže se třístupňovou uspořádanou strukturou. U lotosového listu bylo zjištěno, že papily jsou náhodně umístěny na povrchu, ale vzhledem k hierarchické struktuře papil je list výborně nesmáčivý. Výzkum povrchu rostlin a živočichů ukázal, že některé struktury jsou nejen hydrofobní, dokonce jejich textura dokáže vodu přemístit přesně tam, kam chtějí. Rostliny jsou schopny vodu zachytit na listech, dopravit ke kořenům a zároveň smýt z listů nečistoty. To je možné vlivem textury, která má tvar drážek, jež jsou paralelně umístěny vedle sebe. Kapky vody vzniklé na povrchu po kondenzaci páry mají přibližně stejnou velikost a jsou umístěny za sebou podle drážek v textuře. Na izotropním povrchu dosahují velikostních rozdílů v náhodných rozpoloženích.
Umístí-li se kapky na povrch, nastane stejná situace, jako bychom postavili vlak na koleje. Nejprve dojde k jevu popsanému výše. Při následném naklonění vzorku překoná voda energetickou bariéru a začne se pohybovat ve směru drážek, jako když vlak jede po kolejích. Při umístění kapky na anizotropní povrch, jež je nakloněn a následně natočen kolem vlastní osy, dojde ke sklouznutí kapky po vychýlené struktuře. Při umístění kapky na izotropní povrch kapalina sklouzne přímo. Při pohybu se kapka navalí, jelikož super-hydrofobní povrchy mají malou hysterezi kontaktního úhlu. Během tohoto pohybu do sebe kapka nachytá nečistoty, které odnese s sebou. Po povrchu s větší hysterezí kapka pouze klouže a není schopna do sebe vstřebat tolik nečistot.
Oleofobní vrstva je tedy aplikací výše popsaného jevu, kdy se snažíme o to, aby kapky vody, nesoucí s sebou nečistoty, z displeje sklouzly pryč.
Čím se oleofobní vrstva poškozuje
Oleofobní vrstva může být poškozena různými způsoby. Jedním z hlavních nepřátel této vrstvy jsou abrazivní čisticí prostředky, které obsahují alkohol nebo jiné agresivní chemikálie. Tyto látky mohou vrstvu rozpustit nebo poškrábat. Dalším faktorem je běžné opotřebení – každodenní používání telefonu znamená, že vrstva se postupně obrušuje a stává se méně efektivní, zvláště pokud se pohybujete v prašném prostředí. Úplně to nejhorší, co můžete udělat, je čistit displej nějakým abrazivním prostředkem, jako je např. tekutý písek. Ano, i s tím už jsem se setkal.
Jak zachovat oleofobní vrstvu co nejdéle
Abyste prodloužili životnost oleofobní vrstvy, je důležité displej správně čistit a vyvarovat se postupů zmíněných v předchozím odstavci. Používejte měkké, vlhké hadříky, které nejsou namočené v agresivních chemikáliích. Pokud je potřeba nějaký čisticí prostředek použít, ověřte si, že nepoškozuje oleofobní vrstvu. Můžete také používat ochranné fólie nebo skla, které mohou poskytnout další ochrannou bariéru pro vrstvu, a které lze snadno vyměnit, pokud dojde k poškození. V tom případě ale přicházíte o efekt oleofobní vrstvy a musíte se spolehnout na úpravu ochranného skla či fólie.
Jak poznáte, že je oleofobní vrstva poškozená
Známky poškození oleofobní vrstvy můžete poznat tak, že displej začne více zachytávat otisky prstů nebo se na něm objeví mastné skvrny, které jsou těžké odstranit. Pokud se displej stává mazlavým nebo mastným i po běžném čištění, je to jasný signál, že oleofobní vrstva již není plně funkční. Jednoduchý test můžeme udělat tak, že na displej kápneme kapku vody. Pokud drží kulatý tvar, je vrstva funkční. Pokud se ale rozteče, ztratila už ochranná vrstva své vlastnosti.
oleofobní vrstvaMožnosti opravy poškozené oleofobní vrstvy
Internet tvrdí, že si můžete oleofobní vrstvu opravit pomocí vhodného přípravku sami doma. Když jsem ale zkoušel najít nějaký konkrétní přípravek, neměl jsem úspěch. Zdá se, že zbývá pouze servis a nebo spíše aplikace ochranného skla nebo fólie, které mají vlastní oleofobní vrstvu.
Hlídáte si oleofobní vrstvu?
Zdroj: VUT
Jakub Kárník
Lukáš Altman
Marek Houser
David Trlica
Komentáře (4)
Přidat komentář