Войти
Самоочищающееся стекло - это особый тип стекла, поверхность которого не загрязняется и грязь.
Сфера самоочищающихся покрытий на стекле делится на две категории: гидрофобные и гидрофильные. Эти два типа покрытий очищаются под действием воды, первое - скатыванием капель, а второе - водяным слоем, уносящим грязь. Однако гидрофильные покрытия на основе диоксида титана обладают дополнительным свойством: они могут химически разрушать поглощенную грязь на солнце.
Требования к самоочищающейся гидрофобной поверхности: очень высокий статический угол контакта с водой θ, часто указываемое условие θ>160 °, и очень низкий угол скатывания, т. Е. Минимально необходимый угол наклона. для скатывания капли с поверхности.
Известны несколько методов формирование рисунка на гидрофобных поверхностях с помощью формованных полимеров и восков, с помощью физических методов обработки, таких как ионное травление и прессование полимерных шариков, а также с помощью химических методов, таких как плазмохимическое придание шероховатости, что может привести к получению ультрагидрофобных покрытий. Хотя эти поверхности являются эффективными самоочищающимися средствами, они страдают рядом недостатков, которые до сих пор препятствовали их широкому применению. Пакетная обработка гидрофобного материала - дорогостоящая и трудоемкая технология, а получаемые покрытия обычно мутные, что исключает возможность нанесения на линзы и окна, а также хрупкие материалы. Второй класс самоочищающихся поверхностей - это гидрофильные поверхности, которые не полагаются только на поток воды для смывания грязи. Эти покрытия химически разрушают грязь под воздействием света. Этот процесс известен как фотокатализ. Несмотря на коммерциализацию гидрофильных самоочищающихся покрытий в ряде продуктов, эта область далека от зрелости; Исследования фундаментальных механизмов самоочищения и характеристики новых покрытий регулярно публикуются в первичной литературе.
Первое самоочищающееся стекло было основано на тонкопленочном покрытии из диоксида титана. Пленка может быть нанесена методом центрифугирования хелатированного органо-титанатного предшественника (например, изотетрапропоксида титана, хелатированного ацетилацетоном) с последующей термообработкой при повышенных температурах для сжигания органических остатков и образования фазы анатаза. В этом случае натрий может диффундировать из стекла в образующийся диоксид титана, вызывая ухудшение гидрофильного / каталитического эффекта, если не будут приняты превентивные меры. Стекло очищается в два этапа. Этап процесса «фотокаталитический » разрушает органические загрязнения на стекле с помощью ультрафиолетового света и делает стекло супергидрофильным (обычно стекло гидрофобно ). Во время следующей «супергидрофильной» стадии дождь смывает грязь, почти не оставляя полос, потому что вода равномерно распространяется по супергидрофильным поверхностям.
In 2001, Pilkington Glass объявила о разработке первых самоочищающихся окон Pilkington Activ ™, а в последующие месяцы несколько других крупных стекольных компаний выпустили аналогичные продукты. В результате, остекление, пожалуй, является самым крупным коммерческим применением самоочищающихся покрытий на сегодняшний день. Все эти окна покрыты тонким прозрачным слоем диоксида титана. Это покрытие действует для очистки окна в два этапа, используя два различных свойства: фотокатализ и гидрофильность. На солнечном свете фотокатализ заставляет покрытие химически разрушать органическую грязь, адсорбированную на окне. Когда стекло намокает дождем или другой водой, гидрофильность снижает углы контакта до очень низких значений, в результате чего вода образует тонкий слой, а не капли, и этот слой смывает грязь.
Диоксид титана стал предпочтительным материалом для самоочищающихся окон и гидрофильных самоочищающихся поверхностей в целом из-за его благоприятных физических свойств. и химические свойства. Диоксид титана не только высокоэффективен при фотокатализации грязи на солнечном свете и достижении супергидрофильного состояния, он также нетоксичен, химически инертен в отсутствие света, недорог, относительно прост в обращении и осаждении в тонких пленках и является признанным химическим веществом в быту. который используется в качестве пигмента в косметике и красках, а также в качестве пищевой добавки.
метастабильная фаза анатаза обычно считается быть наиболее фотокаталитическим среди полиморфных структур титана, возможно, в результате обычно более высокой удельной поверхности. Более того, ультрафиолетовое облучение создает поверхностные кислородные вакансии в местах перемычки, что приводит к превращению соответствующих центров Ti в центры Ti, которые благоприятны для диссоциативной адсорбции воды. Предположительно, эти дефекты влияют на сродство к хемосорбированной воде окружающих их участков, образуя гидрофильные домены, тогда как остальная поверхность остается олеофильной. Гидрофильные домены - это области, в которых адсорбируется диссоциативная вода, связанные с кислородными вакансиями, которые преимущественно фотогенерируются вдоль направления [001] плоскости (110); в том же направлении, в котором выравниваются участки кислородных мостиков.
Предполагается, что другими возможными областями применения являются компьютерные мониторы и КПК экраны, где отпечатки пальцев нежелательны.
Стекло на основе диоксида титана не может разлагать толстые непрозрачные отложения, такие как силикон, гидрошпонка отпечатки пальцев или кровотечение после погодных условий, или штукатурка пыль, образующаяся при строительстве.
С 2001 года комитет TC24 «Покрытия на стекле» пытается разработать методы испытаний для оценки фотокаталитических самоочищающихся покрытий на стекле.
