在设施农业中，聚乙烯（PE）棚膜因透光、耐候、成本低廉而被广泛应用。然而，其固有的低表面能导致的“结雾滴水”问题，一直是影响棚内光照与作物产量的技术瓶颈。传统的内添加防雾剂方法存在易迁移、时效短的缺陷，而在薄膜表面构建亲水性涂层，则被证明是更持久、有效的解决方案。

本文所探讨的研究，聚焦于两类性能优异的表面防雾涂层：PVA/Al₂O₃有机-无机杂化涂层与丙烯酸-丙烯酸六氟丁酯-4-丙烯酰氧基二苯甲酮（AHB）三元共聚物涂层。研究不仅通过实验展示了它们卓越的防雾性能，更向前深入一步，采用两种经典的理论模型——几何平均法（OW）与Lifshitz-van der Waals/酸碱法（LW/AB），对涂层表面的热力学性质，即表面张力及其分量，进行了细致的计算与对比分析。这项工作超越了单纯性能展示的层面，为91免费福利导航理解涂层防雾的物理化学本质提供了宝贵的数据支撑和理论视角。

一、技术路径分野：传统共混与表面涂覆的优劣

解决PE棚膜结雾问题，主要存在两种技术路径。

第一种是内添加法，即在PE树脂造粒过程中共混入小分子防雾剂（如单油酸甘油酯）或亲水高分子（如PVA）。其原理是防雾组分在薄膜成型后缓慢迁移至表面，形成亲水层。此法工艺简单，与现有薄膜生产线兼容性好。但根本缺陷在于，防雾剂与PE基材的相容性差且结合力弱，导致其迁出过程不可控，防雾性能衰减快，有效期难以持久。

第二种是表面涂覆法，即在已成型的PE薄膜表面，通过浸渍、喷涂等方式构建一层牢固的亲水涂层。此法的优势显而易见：涂层材料的选择范围更广，可通过化学设计实现功能优化；涂层与基材（尤其是经过电晕处理的基材）可通过物理或化学作用形成牢固结合，性能持久性大幅提升；涂层结构和厚度可控，能更精确地调控表面性能。

本研究所涉及的两类涂层，正是表面涂覆法的杰出代表。PVA/Al₂O³涂层利用PVA的强亲水性与Al₂O₃纳米颗粒的增强、粗糙化作用，形成稳定的杂化结构。而AHB三元共聚物则通过分子设计，将亲水的丙烯酸链段、可光固化的二苯甲酮基团以及可能影响表面排列的含氟链段结合在一起，旨在获得综合性能平衡的涂层。

二、涂层制备与表征：构建可测量的表面

研究采用浸渍提拉法进行涂层制备，这是一种实验室及工业上常用的高效、均匀的成膜方法。对于PVA/Al₂O³涂层，通过改变纳米铝溶胶的添加量，精确调控了PVA与Al₂O³的质量比（5:2，5:3，5:4），以研究组分比例对表面性质的影响。AHB三元共聚物则通过溶液聚合预先合成，再配制成涂覆液。

所有涂层均在80°C下干燥固化，这一温和的工艺条件对PE基膜的热性能影响较小。为确保基材具有一致的初始状态并增强涂层附着力，研究将未经任何处理的原始PE膜与经过电晕处理的PE膜同时作为对比基底。电晕处理是一种成熟的表面改性技术，通过高压放电在薄膜表面引入极性含氧基团，能显著提高其表面能和涂层附着力。

表征手段直指核心：

1.接触角测量：这是所有后续计算的基石。使用座滴法，严格测量了水、二碘甲烷和甲酰胺三种探针液体在各类样品表面的静态接触角。每种情况重复三次取平均，确保了数据的可靠性。这三种液体覆盖了不同的极性/非极性性质，是运用OW法和LW/AB法求解表面张力及其分量的必要条件。

2.表面形貌分析：采用扫描电子显微镜（FE-SEM）和原子力显微镜（AFM）直观观察涂层表面的微观结构、Al₂O³颗粒的分散状态，并定量测量了表面粗糙度（Ra）。这部分数据将表面化学性质与物理形貌关联起来。

三、理论计算的核心：两种表面张力模型的原理与应用

这是本文的技术精髓所在。单纯报道接触角降低至多少度，只能定性说明亲水性改善。而通过模型计算出表面张力的具体数值，则能定量描述表面的热力学状态，并进行更深刻的比较。

OW法（几何平均法）：

其理论基础是将固体表面张力（γ_S）分解为极性分量（γ^P_S）和色散分量（γ^d_S）。它假设固-液界面张力可由两相各自的极性分量和色散分量通过几何平均规则来估算。该方法只需两种探针液体（通常一种极性液体如水，一种非极性液体如二碘甲烷）的接触角数据。

操作上，将测量数据代入公式γ_L(1+cosθ)=2(√(γ^P_Sγ^P_L)+√(γ^d_Sγ^d_L))，通过二元一次方程组或线性拟合（以√(γ^P_L/γ^d_L)为横坐标A，以γ_L(1+cosθ)/(2√(γ^d_L))为纵坐标B），即可求得固体的√(γ^P_S)和√(γ^d_S)，进而平方得到分量值和总表面张力γ_S。

其最大优点是便捷。对于快速评估和比较系列样品的表面能趋势，OW法非常高效。

LW/AB法（Lifshitz-van der Waals/酸碱法）：

该方法是对OW理论的深化与发展。它认为固体表面张力由非极性的Lifshitz-van der Waals分量（γ^LW_S，可大致对应色散力）和极性分量（γ^AB_S）组成。而极性分量进一步归因于路易斯酸碱相互作用，可分解为电子受体参数（γ⁺_S）和电子给体参数（γ⁻_S），且有γ^AB_S=2√(γ⁺_Sγ⁻_S)。

该方法需要至少三种探针液体（通常为水、二碘甲烷、甲酰胺）的接触角数据，因为这三种液体提供了不同的γ^LW,γ⁺,γ⁻组合。将三组数据代入方程γ_L(1+cosθ)=2[√(γ^LW_Sγ^LW_L)+√(γ⁻_Sγ⁺_L)+√(γ⁺_Sγ⁻_L)]，形成一个三元一次方程组，直接求解出固体的γ^LW_S,γ⁺_S,γ⁻_S三个未知数，最后计算总表面张力γ_S=γ^LW_S+2√(γ⁺_Sγ⁻_S)。

其优势在于物理图像更精细，能区分表面极性的酸碱性来源，理论上更适用于具有强极性或氢键作用的表面。