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IPXX防护体系

在研究防水材料领域前，先进行一个简单的科普：

日常用来评判手机防护等级，会常用到IPXX这个国际上针对电气电子设备对异物入侵的防护等级体系，IP是Ingress Protection的缩写。

IPXX中第一个X表示接触保护和外来物保护等级，主要是体现防尘保护，最高等级是6，完全防止外物及灰尘侵入。

IPXX中第二个X表示防水保护等级，最高等级是8，从IPX1-8防水能力依次增强，IPX8可以在一定水压下长期浸泡，IPX1-IPX8的防水级别大概如下：

了解了不同的防水等级之后

在买手机和使用手机时

最好先鉴别自己的手机处于什么防护等级

以免酿成悲剧......

毕竟肾只有两个......

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技术路线

了解了防护等级之后，言归正传，我们聊聊手机到底怎么实现防水的，主要有两种方式，物理结构件防水和化学物质覆膜这两大类，而覆膜技术下面又有几种细分方式：

一、物理结构件防水

物理防水主要有三块部位：外部结构件、声学元器件、内部电路板。

外部结构件上，多采用一体化机身，减少机身的拼接，从而减少机身缝隙，在内部的声学元器件和内部电路板上，多使用防水胶条、硅胶密封圈、胶黏剂等对内部的连接处进行保护，从而阻挡灰尘及液体的入侵。

不过无论是从设计还是从制作过程，结构件防水对于耳机孔、充电孔等裸露在外的部位很难保护，始终会对机型美观造成影响，而且会因为结构件的老化、摔落磕绊等意外磨损导致防水性能下降明显。

像三星、索尼等企业实现的IP68级防水，还有苹果实现的IP67级防水主要都是通过结构件防水，华为的Mate 20 系列有结构件防水处理可以达到IP68级别，没有结构件防水处理只有IP53级别，差异非常明显。

二、化学物质覆膜

1、三防漆、灌胶、氟化液等覆膜

三防漆以丙烯酸酯为主，灌胶和氟化液（还有硅胶、聚氨酯等）则是另外一种防护的胶体。将这三种材料通过点胶、灌胶、喷涂、浸泡等方式处理至PCB板上，从而实现防护。

三防漆、灌胶、氟化液等覆膜处理成本及门槛都不高，但是这种工艺会带来明显的几个问题：

一是由于操作的精细度问题，会导致PCB板上边角处无覆盖、无保护，在芯片管脚处不易涂覆；

二是这种处理方式需要用到大量有机溶剂，造成明显的污染环保问题；

三是这种覆膜方式毕竟不是微观层面的化学反应，会给产品明显增重，而且影响元器件的整体散热效果和导电性能，因此一般只能在机壳机身、摄像头连接处喷涂，苹果iPhone8在内部的PCB板、摄像头部件连接上都进行了三防漆的喷涂。

2、纳米镀膜：（化学物质覆膜的第二种）

从工艺和镀膜成分的差异上来区分，有三种纳米镀膜选择：

（1）等离子体镀膜

在产品整个表面涂上一层厚度以微米~纳米计的聚合物，表面形成微凸结构，吸附气体分子形成气体薄膜，而且水滴的接触角趋于最大值，无法渗透过纳米层表面，最后形成像荷叶一样的疏水效果，类似下图：

等离子覆膜主要是用氟化物实现，首先由于等离子体具有强烈的方向性，会导致产品表面膜厚严重不均；

其次则是等离子体膜必然有孔隙，可以防泼溅，但是不能防浸泡，而且是通过疏水结构来让水流走，一旦表面水滴压力增强，例如浸泡或者强力喷射，那么就会让水直接渗入，达不到保护效果。

想象一下荷叶面对强力水龙头时直接被水流冲破荷叶的场景......

（2）派瑞林

通过CVD（化学气相沉积法），由活性小分子在元器件表面“生长”出完全贴合该物体形状的高分子涂层，形成一层无孔隙的纳米涂层，和等离子体覆膜的疏水结构不同，可完全实现与水的隔绝。

派瑞林这种防水结构可以让元器件防水、防腐蚀，但仍有缺点：

一是不耐高温，长期使用温度只能在100℃以下；

二是在光照下容易裂解，阳光照射下2周就黄化开裂；

三是不能隔绝氧气分子的渗透，防水但是不能防氧化。而且派瑞林膜本身无法导电，因此很多区域不能镀上派瑞林膜，导致了派瑞林的应用场景受到极大的限制。

（3）复合材料涂层

复合材料涂层也是用CVD方式在元器件表面实现覆盖，主要成分不同，先将一层高分子涂层生长于元器件表面，随后再覆盖上一层致密的氧化物纳米涂层用来隔绝氧气防止元器件被氧化。与派瑞林一样是彻底隔绝外部水分子及空气的技术路线。

复合材料涂层通过金属氧化物使得复合材料涂层实现抗高温（150°高温）、防氧化和抗光照(户外直接照射10年)等派瑞林本身不具备的特性，而且能够保留派瑞林这种高分子结构本身无孔隙防水、防腐蚀的优点，缺点就是技术门槛比较高。相比之下，具备抗高温+抗光照+防水防氧+防腐蚀特性的复合材料涂层能够极大地拓宽原本等离子体涂层和派瑞林涂层的应用场景，不仅用于消费电子产品领域，还能延伸至电气设备领域。

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