泳鏡長期防霧的解決方案--從設想到現實的巨大飛躍

04-30

1.泳鏡為什麼會起霧

在游泳池游泳時，泳鏡能夠很大程度上避免泳池水對眼睛的刺激。所以對游泳愛好者來說，一副性能較好的泳鏡是必不可少的。根據物理原理，水蒸氣會在溫度較低的物體表面上結霧。具體的分析，有如下因素：

a游泳過程中皮膚、眼睛的溫度較高，導致泳鏡、皮膚、眼睛之間的空間內溫度相對較高；

b 游泳過程中皮膚滲出汗水；

c 泳鏡與皮膚之間的貼合不夠好或游泳時候發生鬆動，有水滲入。

上述三個因素的存在使得鏡片和皮膚、眼睛之間的空間是一個相對高溫度和高濕度的環境，水蒸氣處於飽和狀態。而泳池水溫在22-29攝氏度之間[1]（中國工程建設標準化協會標準:游泳池給水排水設計規範——CECS 14：89)，所以鏡片的溫度相對較低，水蒸氣不停的在鏡片內側凝結。

泳鏡鏡片材質是高透明性的有機塑料（多為PC材質）。水在這些透明塑料表面不能均勻鋪展，而是凝結成微小的小液滴，這些小液滴像一個個的透鏡一樣改變入射光的方向，透過這個鏡片不能看到清晰的圖像。相反的，如果泳鏡鏡片表面有某些親水防霧塗層，水在塗層表面能夠鋪展成為均勻的水膜，水膜對入射光線的方向改變很小，透過這個鏡片能看到清晰的圖像。當然，鏡片上的防霧塗層老化失效後和無鍍膜鏡片類似。

根據經驗，戴上泳鏡下水游泳後數分鐘到半小時內泳鏡就會起霧。很多人發現鏡片不清晰，以為用手指擦拭、用水沖洗就能把「髒東西」弄掉。但根本無濟於事，反而可能把泳鏡表面或其防霧塗層摩擦造成永久性劃傷。

2. 有哪些防霧方法及其優缺點分析

現在市面上的中高端泳鏡表面都塗覆了防霧塗層。這些防霧塗層大部分是具有高度親水性的聚合物，但這些防霧塗層的親水性會在使用過程中不斷損失，一段時間後開始起霧。泳鏡的其他部分其實是非常牢固耐用的（中高端品牌，低端品牌不耐用），但鏡片上的防霧塗層老化失效速度快，開始起霧後就要買新的泳鏡，這實際上是不小的浪費。國際品牌Arena、Speedo等可堅持的時間要久一點，但有多少人有「起霧就再花幾百大洋再買一副」的壕氣呢？

泳鏡上的原裝防霧塗層失效後，有很多方法防止泳鏡結霧。百度[2]、知乎[3]上已經有無數大神的經驗總結，摘錄如下：

① 唾液唾液[4]中含有豐富的蛋白質等親水性物質，所以具有防霧功能。在游泳之前清洗乾淨鏡片，然後用舌頭舔泳鏡鏡片內側。這種方法看起來有點噁心，但正常情況下可以堅持數小時，但如果泳鏡與皮膚貼合不夠好滲水進來的話，防霧效果很快失效。

② 蛋清每次游泳前塗一點在泳鏡內，等它幹掉就可以，蛋清中富含親水性的高分子蛋白質，所以能夠防霧。防霧效果沒有防霧劑那麼持久，不過可以算是一個辦法。

③ 洗髮劑、洗潔精、沐浴乳等在游泳之前塗抹一點，手指塗均勻，然後過一下水，自然乾燥即可。這些產品中都含有表面活性劑，表面活性劑能夠使得水蒸氣在鏡片表面形成均勻水膜，達到防霧效果。但是洗髮劑、洗潔精、沐浴乳都易溶於水，持久性不強，而且含有一些對眼睛刺激性大的化學物質，一旦泳鏡漏水，眼睛相當難受。一般認為強生的嬰兒沐浴露對人眼刺激性最小。

④ 專用的眼睛防霧劑知名的泳鏡廠商都配套推出了泳鏡防霧劑產品，比較好的包括進口的Arena[5]、國產的拓勝（Toswim）[6]、黑貂（Sable）[7]，還有很多售價便宜的雜牌產品。這些產品的原理、使用方法和家用的洗髮劑、洗潔精和沐浴乳並無本質區別，只是在配方上針對泳鏡進行了一定的優化，使得持久性、舒適度上有所改進。但這些防霧劑依然容易溶解在水中，塗膜一次，也只能堅持一次到幾次游泳。

綜上所述，游泳業界還沒有一種泳鏡長效防霧的材料或處理方法。對於室內短時間、低強度游泳，可以堅持游泳幾次；但對於高強度游泳或者長時間游泳，可能一次都堅持不到。穩妥起見，每次游泳之前都要對鏡片進行防霧處理，幾乎是游泳前的必要準備功課。緊急狀態下，只能靠唾液來防霧。

3. 泳鏡永久防霧膜基本原理

上圖左為常規的泳鏡防霧劑作用機理示意圖，起到防霧作用的表面活性劑非常容易溶於水，所以堅持不了太長時間。所以解決問題的核心在於尋找一種材料，應當具有如下特徵：

第一，不溶於水；

第二，水蒸氣凝結就自動吸附形成水膜

第三，在空氣中能夠穩定、長時間保存

第四，成膜液體必須穩定（水性溶液）、原料配方健康無毒害（不含甲醛重金屬之類的）

這樣的材料我們尋找、測試了3年，前後對比測試了幾十種材料，其中有一種材料非常好，各方面符合我們的要求，但是在低端泳鏡上不能良好附著，只能忍痛放棄。但是我們一直沒有放棄尋找更好的材料，終於偶然的機會找到了。上圖右是泳鏡永久防霧膜的原理示意圖，能夠在鏡片上形成一層不溶於水的固態納米膜，由於不溶於水，所以能夠在持續的水浸泡下一直保持良好的防霧特性。至於詳細的材料組成，由於專利保護這裡不便展開陳述。

4. 測評比較

測評對比對象包括泳鏡原裝塗層和防霧劑。將泳鏡一側鏡片保留原裝塗層（或塗防霧劑），另一側為永久防霧膜，然後在清水中浸泡，記錄保持防霧的浸泡時間（小時數）。如下為測試結果：

由此可見：

第一，防霧劑無論國內品牌還是國外品牌，能承受的浸泡時間都在2-3小時內，差異不大；

第二，泳鏡原裝塗層，國內品牌低於10小時，國際品牌不會高於20小時（我們測試最好的是Arena 13小時）；

第三，速佰亮塗層遠遠優於傳統防霧劑和防霧塗層。注意上述的200小時不代表200小時它就會失效，實際上這種塗層從開始浸泡到寫下這些文字已經累計浸泡在水裡75天了（1800小時），依然沒有溶解，保持良好的防霧功能。

所以，傳統材料 vs 新材料=13:1800小時，這是一個革命性的變化！

那麼，實際游泳的體驗怎麼樣，能堅持多久？

我們請一位香港的愛好游泳的小朋友（Derek）進行測試。Derek，今年10歲，就讀於香港新界葵涌聖公會仁立小學，是學校游泳隊的主力隊員，獲得2016年葵涌區學界男子丙組亞軍。我每星期游泳訓練3次，每次3小時左右。從2017年3月初在自己的一副舊泳鏡上塗膜一次進行測試，到現在3個多月了都還沒有起霧。

不過，在游泳池測評過程中發現，即使這種塗層不會被水溶解，但是還有其他的破壞因素，包括：皮膚滲出的油脂、保管不善導致的發霉、積灰塵，以及手指或衣物摩擦導致的膜層損傷。這些破壞因素的存在使得這種塗層不是永久性的，而只能成為一種半永久性的塗層。保養得好了，這種塗層可以用很久；如果保養不善，堅持的時間就會短一些。

最終，我們的產品出爐了！如下圖所示，還配了一些比較有衝擊力的宣傳海報。

5. 這個產品的意義

所以，有了這個產品，泳鏡、潛水鏡的起霧問題基本上被攻克了。每個游泳的人，都可以清晰地享受游泳給我們帶來的健康和快樂。