新冠疫情下的科學觀察：醫療口罩中的防水塗層
在今年5月，新冠疫情再度攀升，5月的最後一週確診人數達到 62,755 人，提醒我們防疫的基本配備「口罩」依然重要！除了口罩的過濾效率，防水能力也是醫療級口罩不可或缺的要素。而這層防水力其實關乎到一個物理量——接觸角（Contact Angle）。醫療口罩的防護力：從阻水層的接觸角開始
一個醫療口罩通常由三層結構組成：外層防潑水、中層過濾與內層親膚。其中，外層防潑水層的設計關係到液體（如飛沫）是否會滲入口罩。這層材料的防潑水能力，取決於其表面對水的接觸角大小。根據《台灣口罩之檢測分析》的論文調查顯示，市售醫療口罩的接觸角範圍通常落在 112–124 度之間，能有效阻隔飛沫與液體穿透。接觸角是什麼？
接觸角是描述液滴與固體表面之間「濕潤性」的角度。當水珠落在表面上，若形成高高隆起的水珠（意即接觸角大），代表表面為疏水性，也就是不易被水濕潤；反之若水珠攤平（接觸角小），則表示表面為親水性。一般而言，接觸角超過 90 度即屬疏水，而超過 120 度則可稱為超疏水。
圖1、接觸角大之水滴呈現隆起狀
圖1、接觸角大之水滴呈現隆起狀
| 小於10度以下 | 超親水性 |
|---|---|
| 介於10∼90度 | 親水性 |
| 90∼120度 | 疏水性 |
| 超過120度以上 | 超疏水性 |
表1、接觸角親／疏水性分類表
更多防水塗層的應用：從醫材到高科技產品
除了醫療口罩，防水塗層還被廣泛應用於手術衣、電子產品的防濺設計等。這些應用的共通關鍵在於材料表面處理，讓其表現出高接觸角與良好的防潑水效果。在產品開發過程中，勢必得要準確測量接觸角，特別是在不同表面處理、塗層配方或環境條件下的比較分析。
接觸角的測量技術
接觸角的測量通常使用「接觸角測量儀」，透過影像擷取並套用數學模型分析液滴與表面形成的角度。除了靜態測量，也有動態接觸角測量法，可觀察液滴在不同傾斜角度或壓力下的行為變化，有助於更深入了解表面潑水性與塗層耐久性。