自清洁防雾玻璃的研究进展
自清洁玻璃的研究进展
疏水自清洁玻璃大多模仿荷叶的自清洁效果,在玻璃表面镀一层疏水膜制备而成的
这种疏水膜可以是超疏水的有机高分子氟化物、硅化物和其他高分子膜,也可以是具有一定粗糙度的无机金属氧化物膜
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2001 年德国Reihs 等用有机高分子材料制备出一种具
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分别与吸附在TiO2表面的有机物质发生氧化还原反应,生成水和CO2 ,从而达到降解有机物的目的。
目前工业化生产的制备超亲水性自清洁玻璃的方法主要
包-Gel) (Sol-gel high temperature sintering process)
超亲水性自清洁玻璃
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超亲水性自清洁玻璃
TiO2 与其他金属、金属氧化物或其他元素掺杂的复合物。
具有超亲水性的自清洁玻璃从材质方面看来一般都是无机材料组成的膜,如: TiO2 、SnO2 等
但目前已经投入使用和研究开发的自清洁玻璃的表面功能膜材料主要是TiO2 以及
2000 年,日本soda 公司Shigemichi 与日本东京大学先进科学技术中心Toshiya Watanabe 等合作采用溶胶-凝胶法在钠钙玻璃上制备纳米TiO2 膜,并对纳米TiO2 膜光催化活性和光致超亲水性进行了细致的研究。
2003 年,任达森采用溶胶-凝胶法制备了SiO2 / TiO2 镀膜玻璃,并研究其光催化性能。
自清洁玻璃的研究进展
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Self-cleaning glass
所谓自清洁玻璃,是指普通玻璃在经过特殊的物理或化学方法处理后,其表面产生独特的物理化学特性,从而使玻璃不再通过传统的人工擦洗方法而在自然雨水的冲刷下达到清洁一新的状态。
研究防止玻璃起雾的化学方式
玻璃防雾的研究课题组成员：顾皓阳、彭炳诚、沈佳杰、高允中指导老师：李孔敏摘要：运用生活中常见的药品制作简易防雾剂，涂抹于玻璃表面，防止水气凝结于玻璃表面而造成的种种不便和危险，真正的做到防雾效果，为日常生活带来轻松与便利。
关键词：除雾防雾、配方、防雾剂在日常生活中，雾给我们造成了不少的麻烦。
例如：在冬季，我们从温暖的室内走出室外时，眼镜立刻结出一片雾气，模糊了我们的视线；冲完凉之后浴室模糊的镜子；数码相机、望远镜的镜头等等。
此时，防雾剂用途广泛，适用于任何玻璃的除雾防雾。
而到了冬季或雨季，汽车内外温度有5度以上的差异，而且车内有充沛的水汽、湿度较高时，车窗玻璃就会起雾。
尤其是车前窗挡风玻璃和后视镜起雾时，雾会严重影响驾驶员的视线，妨碍驾驶安全。
如果长期打开空调来驱雾，效果并不明显，加上长期使用空调除湿还会增加不少油耗，且存在极大的安全驾驶隐患。
防雾剂针对这一现象，用于汽车玻璃的防雾工作，维持驾驶员的清晰视线，减少交通事故的发生。
因此，一款好的防雾剂对于生活有着极大的帮助作用，它可以使我们的生活更便捷，更美好。
探究目的：运用生活中常见的药品制作简易防雾剂，涂抹于玻璃表面，防止水气凝结于玻璃表面而造成的种种不便和危险，真正的做到防雾效果，为日常生活带来轻松与便利。
探究原理（即防雾剂原理）：防雾剂采用新一代分散防滴材料以及纳米有机活性剂，经防雾剂处理过的玻璃表面有一层超亲水纳米膜，使雾汽与之接触后成低冰点混合物，从而防止结雾。
直接涂覆表面活性剂法和高分子薄膜法。
1 涂覆表面活性剂法玻璃表面涂覆一层表面活性剂用来改变玻璃表面性质,表面活性剂具有向内疏水基与向外亲水基,使玻璃表面亲水化,雾气接触玻璃时,不形成水滴而形成均匀透明的水膜。
实验方案：配方1：烷基苯磺酸或其钠盐6～12烷醇酰胺3～6丙三醇1～3香精0.2～0.5水加至100取十二烷基苯磺酸8克,用10%的氢氧化钠溶液中和至pH5～6,加入3克烷醇酰胺和1克丙三醇,搅匀,调pH至7,加0.2克柠檬香精,加水至100克,搅匀。
自清洁防雾玻璃
为 了避 免 玻 璃 制 品 上 形 成 微 小 水 滴 导 致 雾 化 ， 通 常采 用 以下 措 施 ：（１）在玻 璃 表 面 喷上 一 层表 面 活性 剂 ，以除 去 沉 积在 其 上 的水 滴 和尘 埃 ；（２）在
一 种 较 为 有 效 的 方 法 是 在 玻 璃 制 品 表 面 添 加 一 层 无 机 薄膜 。若该 薄 膜为 疏 水性 物 质 ，它 能 使微 小 水 滴 聚集 成 大 水珠 。当水 珠 达到 一 定粒 度 时 ，会 借
摘 要 本 文 讨 论 了 自清 洁 防 雾 玻 璃 的原 理 和 制 备 方 法 ，重 点 介 绍 无 机薄 膜 自清 洁 防 雾 玻 璃 。它 具 有 亲 水 性 ，高 耐 磨 性 和 良好 的 耐 热 性 等 优 点 ，应 用 前 景 广 泛 。 关 键 词 自清 洁 防 雾 无 机 薄 膜 玻 璃
１ 前 言
有 各 自的局 限性 ：（１）方法 需 定期 反复 喷刷 表 面活
下雨 或 潮 湿天 气 ，尤 其是 在 冬季 ，湿气 容 易 凝 结 在 建筑 物 玻 璃窗 、汽 车挡 风 窗 、汽 车 观后 镜 、眼 镜 片 等各 式 各样 的玻 璃 制 品上 。在 浴 室 和厨 房 等蒸 汽 聚集 的地 方 ，也 可 以出现 类 似 的情 形 。湿 气 或 蒸 汽 冷凝 在 玻 璃 制 品表 面 形成 微 小水 滴 ，称 为玻 璃 的 雾化 。图 １所 示 ，在 玻 璃 基板 上 的 水 滴呈 小 半 球状 ，
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助 自身重 力 引起 下 滑 ，或 通 过外 力 如 风吹 、雨 刷 等 方 式 除去 水 滴 。但 是小 水 滴 的聚 集 或吹 干 、蒸 发 都 需 要 一段 时 间 ，水 滴会 留在玻 璃 制 品上 ，如棱 镜 般 的影 响成 像 。若 该 薄膜 为 亲水 性 物 质 （图 ２）．水滴
防雾、自清洁玻璃表面纳米TiO2薄膜的研究进展
出降低接 触 角 、 高光敏 性 、 加保 持 时 间是 开发 防 雾、 提 增 自清洁玻 璃 实 用产 品的 关键 ， 着重 综述 了
这 方 面的研 究进展 ， 剖析 了各 因素的作 用原理 。
关键词 ： 纳米 ＴＯ：薄膜； ｉ ； 超亲抽 ｝； 生 接触角
纳 米 ＴＯ 是研究 较 多 的纳 米材 料 之一 ， 具有 ｉ 它
品、 半导体 电池等众
多领 域具有 广 泛的应 用前 景 。近年来 的研 究发 现纳
臭、 防污等环保功能 ， 而且使建筑物的清洗 、 保洁费
大 量节 省 。随着研 究 的深人 ， 最终 ＴＯ 功能 薄膜 必 ｉ 将走 进广 泛 的实际 应用 中 。
Ｎ ｒ ａｇ ｓ ｏｍ ｌｌ ｓ ａ Ｐ ｏ ｃｔｌ ｔｏｌｄ ｌ ｓ ｈｔ ａ ｙ ａ ａ ｏ ａ ｓｃ ｅ ｇ ｓ
图１带看水雾的普通玻璃和镀有ＴＯ 薄膜玻璃的不同 ｉ 目前 ，自清 洁防雾玻璃 已成为全球的研究热点 ， 采 用无机薄 膜制 备 的 自清 洁 防雾玻璃 具有优 良的亲
用。
水陛、 耐久性和成本低。 深人开展自 清洁防雾玻璃的研 究， 将其成果推 向市场 ， 服务于社会 ， 具有重大 的意义。
１ ｉ２ ＴＯ 表面 的超 亲 水 性 原 理
１９ 年 Ｗａｇ ９７ ｎ 等在 （ ａ ｒ＞ Ｎ ｔ ｅ￣撰文报道 了ＴＯ ｕ＞ ｉ 薄膜 的双亲 性［ 通 常情况 下 ， ８ １ 。 纳米 ＴＯ 涂膜表 面 与 ｉ
米 ＴＯ 薄膜表面还具有超亲水特性［ 即水在纳米 ｉ ４ １ ， ＴＯ 薄膜表面的接触角很小 ， 图 １ ｉ 如 所示 。这一新 特 性 赋予 了材 料抗 雾 ， 自清 洁 、 易洗 和 快 干等 功 能 ， 在玻璃幕墙 、 农业暖房 、 各种镜片 、 挡风玻璃和交通
新型防雾涂料的研究进展及其最新应用
新型防雾涂料的研究进展孙雪娇，夏正斌，牛林，李伟( 华南理工大学化学与化工学院，广州510640)透明基材( 如玻璃、塑料等) 是人们日常生活、工作和生产中不可或缺的材料，但在其使用过程中常常会产生结雾现象，造成基质的透光率、反射率降低，影响视线，给人们的生活带来不便，甚至会发生危险。
防雾方法目前主要有电热法和使用防雾涂料，前者效果好但造价高，且应用局限性大，而防雾涂料因制备工艺简单、设备投资低、成本低而更具有生产实用价值。
防雾涂料是一种功能型涂料，用以减缓或防止雾化现象的产生。
防雾涂料有疏水型和亲水型2 种［1 －2］，目前人们对亲水型防雾涂料的研究比较多。
通过疏水/亲水性能的提高还可以获得其他特殊功能，如耐腐蚀性能提高，还可使其具有自清洁功能［3］，这不仅能大大方便人们的日常生活，而且能创造较大的经济效益。
目前对于防雾涂料及其制备工艺已有不少研究报道，却鲜有推广应用，原因主要在于防雾涂料的一些关键问题尚未完全解决，如防雾性能不理想、防雾膜强度低和耐久性差等［4 －5］。
如果能用现代涂料技术解决防雾涂料应用中出现的各种问题，将带来巨大的经济效益和社会效益。
1 防雾机理与方法空气中总是有相当量的水蒸汽存在，一旦具有一定分压的水蒸汽冷却到其露点时，水蒸汽便达到饱和并冷凝析出小水珠，小水珠粘附在透明基材表面就会出现雾化现象( 结雾) 。
这是由于小水珠的曲率半径不同，对光产生的漫反射不同。
在不透明基材表面看不到明显的雾化现象，但可以看到露珠般的大水珠，称为结露。
从雾化现象产生的原因来看，其雾化产生的条件可以简单地分为2 个方面: ①水汽和温差的存在。
只有当基材表面的温度低于一定湿度的水汽的露点时，空气中的水汽才能冷凝成水滴; ②基材表面的润湿性质。
从力学角度分析，雾化产生与否，取决于气液固三相之间的表面张力。
通过分析固液间的接触角可以判断基材表面的润湿性质。
为了防止基材表面的结雾，通常有两类方法: ①消除水汽或温差。
美研究开发出自洁不反光纳米结构玻璃
会构 造 一个更 加绿 色 的工程 学 。 ”
（ 技 日报 ） 科
该 玻 璃 的 表 面 结 构 为 高 ｌ０ ｎ Ｏ ０ ｍ、 基 底 宽 ２ ０ ｍ￣ 米 的纳 米锥 阵列 。研 究人 员采 用 了适 ０ｎ ｆ ｌ 于 半 导 体 的 涂 料 和 蚀 刻 技 术 的 新 式 制 造 方 法 ，先 在 玻 璃 表 面 涂 上 几 个 薄 膜 层 ，其 中 包 括 光 阻 层 ，然 后 连 续 蚀 刻 产 生 圆锥 形 状 。 由 于 生 产 过 程 简 单 ，无 需 特 定 方 法 便 可 在 玻 璃 或 透 明 聚 合 物 薄 膜 表 面 形 成 这 种 结 构 ， 只 增 加 了 极 小 的 制 造 成 本 ， 该 团 队 已经 对 这 一 生 产 过 程 申请 了 专 利 。 研 究人 员 说 ，研 发 的灵感 来 自于 大 自然 中 荷 叶 表 面 构 造 、 沙 漠 甲 虫 甲 壳 以 及 蛾 的 眼 睛 ，这 种 新 型 玻璃 集 多 种 功 能于 一 身 ， 可 白 洁 、防 雾 和 防 反 光 。虽 然 通 过 显 微 镜 观 察 ， 玻 璃 表 面 的 纳 米 尖 锥 阵列 显 得 很 脆 弱 ，但 计 算 表 明 ，它 们 应 该 可 以抵 抗 大 范 围 的 力 量 ， 包 括 强 暴 雨 雨 滴 的 敲 打 和 直 接 用 手 指 戳 。 研 究 人 员希 望 通 过 廉 价 的制 造 工 艺 ，将 其 应 用 于 光 学 器 件 、 智 能 手 机 和 电视 屏 、太 阳能 电 池 板 、汽 车 挡 风 玻 璃 ，甚 至 建筑 物 的窗 户 屏
率 可 达 ０ １瓦 特 ， 相 当 于 此 前 被 认 为 最 适 ．７ 用 于 振 动 发 电 的 铁 镓 合 金 的 约 ２ ５ ， 是 陶 ．倍 材 料 的 １倍 。 如 果 材 料 尺 寸 更 大 ， 能 获 得 ０ 瓦特 的 输 出 功 率 ，达 到 世 界 最 高 水 平 。
自制防雾剂实验报告
一、实验目的本实验旨在通过自制防雾剂的制备，探讨其效果，为日常生活中的防雾需求提供一种经济、便捷的解决方案。
二、实验原理防雾剂的作用原理是使玻璃表面形成一层亲水膜，当水蒸气接触到玻璃表面时，由于亲水膜的作用，水蒸气会迅速在玻璃表面凝结成水滴，从而避免形成雾气。
本实验将采用家用洗洁精和清水为主要原料，通过一定比例的混合，制备出简易的防雾剂。
三、实验材料1. 家用洗洁精：100g2. 清水：1000ml3. 喷壶：1个4. 棉布：若干5. 普通玻璃：2块（一块用于测试，一块用于对比）四、实验步骤1. 准备阶段将100g家用洗洁精倒入喷壶中，加入1000ml清水，搅拌均匀。
2. 测试阶段（1）将一块普通玻璃作为测试样品，另一块作为对比样品。
（2）将自制防雾剂均匀喷洒在测试样品的玻璃表面，用棉布擦拭均匀。
（3）将对比样品的玻璃表面用相同方法擦拭，但不用喷洒防雾剂。
（4）将两块玻璃放置在通风处晾干。
3. 观察与记录（1）观察两块玻璃表面是否出现雾气。
（2）记录两块玻璃的雾气形成时间，以及雾气消失时间。
（3）观察擦拭防雾剂后的玻璃表面是否出现水滴，记录水滴的数量。
五、实验结果与分析1. 雾气形成时间测试样品的雾气形成时间为5分钟，对比样品的雾气形成时间为2分钟。
2. 雾气消失时间测试样品的雾气消失时间为10分钟，对比样品的雾气消失时间为5分钟。
3. 水滴数量测试样品的玻璃表面出现少量水滴，数量为5个；对比样品的玻璃表面出现大量水滴，数量为20个。
根据实验结果，自制防雾剂在防止雾气形成和减少雾气持续时间方面具有显著效果。
此外，擦拭防雾剂后的玻璃表面形成的水滴数量较少，表明自制防雾剂具有良好的亲水性。
六、实验结论1. 自制防雾剂可以有效防止玻璃表面形成雾气，提高驾驶和观察的清晰度。
2. 自制防雾剂的制备方法简单，原料易得，具有经济、便捷的特点。
3. 自制防雾剂在防止雾气形成和减少雾气持续时间方面具有显著效果，且具有良好的亲水性。
自洁玻璃的研究现状及其发展趋势
建筑 玻璃 与工业 玻璃 ２ ０， ７ ０ ７№
光催 化是 纳米 半导体 独 特性能 之一 ， 这种 纳 米材
料在 光 的照 射下 ， 光 能 转化 为 化学 能 ， 进 有机 物 把 促 发生反应 的过 程称为 光催 化 。其 基 本原理 是 ： 当半 导
益。
实现 的 决定 因素 ， 采用 纳米 级 粒径 的光催 化 剂 ， 玻 对
璃表 面 进行 适 当处 理 ， 形成 纳 米级 的微孔 结 构 ， 其 使 具有超 亲水性 ， 能大 大提 高光催化 剂 的活 性 。
一
２ 自洁 玻璃 的工作 原理
１ 一 ４
维普资讯
玻 璃研究存 在 的问题 ， 提出今后 研究 的方 向。
关键 词 ：自洁玻璃 光催化 ＴＯ 膜 可 见光 降解 ｉ２
１前 言
综 上所述 超亲 水 自洁玻 璃（ 称 自洁玻 璃） 简 的含义 为 ： 过在玻璃 表 面形成 纳米 级微 粒和 纳米级 微 孔结 通
随 着玻 璃幕 墙 、 璃屋 顶 、 璃 结 构在 高 层建 筑 玻 玻
维普资讯
Ａｒ ｈｉ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｎ ｕｓ ｒｉ Ｇ ａｓ № ７ ｃ ｔ ｃ ｕ ａｌ ｎ Ｉ ｄ ｔ ａ１ ｌ ｓ ２０ ７ ０
４ 密封材 料的验 收
Ｇ １ ７ ６标 准进行 密封胶 与玻 璃 的粘 结性 试验 ， Ｂ６７ 与一 道 密封胶 的相 容性试 验 ， 格后方 能使用 。 合 ５３ 中 空 玻 璃 用 弹 性 密 封 胶 使 用 前 应 按 ． Ｇ １７ ６附 录 Ｄ进行混 合均匀 性 、 用期 的检验 。 Ｂ６７ 适
中 的大规 模 应用 ， 璃 的清 洁 问题 越来 越 突显 ， 用 玻 采 擦 窗机 清洁玻璃 既不 经济 又不方 便 ， 寻求一 种具 有 自
自清洁玻璃的研究
自清洁玻璃的研究选题意义随着对环境恶化给人类生活带来危害的认识以及对环境保护要求的提高，人们对使用具有环保作用且利用自然条件达到自动清洁作用，又能美化环境的绿色建筑材料的要求越来越迫切。
玻璃幕墙因其功能性和装饰性等优点被建筑师们所青睐,但玻璃幕墙的清洁却是一个令人头痛的问题,使用洗涤剂来清洁玻璃不仅污染环境,也浪费大量的水资源。
依靠自然的水冲刷的自清洁玻璃是从根本上解决玻璃清洗的最有效方法,因此研究制备自清洁玻璃成为当今的研究热点。
自清洁玻璃看上去洁净、透明，与普通玻璃并无二致，但它的安全性、自洁性、却是普通玻璃所无法比拟的。
它的与众不同就在于那层高科技含量的“外衣”—自清洁薄膜。
这层膜使玻璃宛如一张透明的荷叶，水滴其上，恰似雨打荷叶，瞬间滚落，不留踪迹。
自清洁玻璃简介自清洁玻璃可分为两大类: 亲水性自清洁玻璃和疏水性自清洁玻璃。
亲水性自清洁玻璃是在普通玻璃表面加了一层超亲水性薄膜。
最常用的是TiO2光催化薄膜。
它具有良好的光催化性能，在抗菌除臭、污水处理、空气净化等方面有广阔的应用前景。
TiO是N 型半导体金属氧化物，在同类（如Zno 、2等）物质中具有氧化活性好、稳定性强、无毒等优点，是一种绿色环境CdS、WO3友好型材料。
该薄膜在紫外光的照射下，不但能分解有机污染物，而且滴在薄膜上的水滴与薄膜的接触角很快变为零，这些特性使得TiO2光催化薄膜具有自洁去污，易于清洗，防水雾等功能。
疏水性自清洁玻璃是在普通玻璃表面涂一层超疏水薄膜。
这种超疏水薄膜主要为有机物薄膜，因为有机聚合物是主要的疏水物质, 其疏水性分子中除了碳外, 含有大量低表面能的硅、服等原子基团, 它能极大地降低材料的表面能, 使其对水的接触角增大（通常大于1000)。
目前主要应用氟硅烷系( FAS) 、氟系及有机硅化合物等来提高疏水性。
其中氟硅烷系( FAS) 有机物具有特殊的化学惰性, 即不溶于水也不溶于酸碱溶液, 且对各种气体和水蒸气具有很小的渗透性,因而得到了广泛应用。
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。
如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。
当有雨水冲过，在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。
纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。
利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
日本东京已有人在实验室研制成功自洁瓷砖，这种新产品的表面上有一薄层纳米二氧化钛，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下，由于纳米二氧化钛的催化作用，可以使这些碳氢化合物物质进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质。
纳米TiO2光催化作用使得高层建筑的玻璃、厨房容易粘污的瓷砖、汽车后视镜及前窗玻璃的保洁都可很容易地进行。
纳米二氧化钛防雾及自清洁功能二氧化钛薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。
如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。
当有雨水冲过，在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴，使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。
纳米二氧化钛具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米二氧化钛在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。
利用这样一个效应可以在玻璃、陶瓷和瓷砖的表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
纳米自清洁玻璃
纳米自清洁玻璃
背景：随着玻璃幕墙、玻璃
屋顶、玻璃结构在高层建筑 中的大规模应用，玻璃的清 洁问题越来越突出，采用擦 窗机械清洁既不经济也不方 便，寻求一种具有自我清洁 功能的玻璃已成为世界各国 研究的热点和难点。自清洁 玻璃利用自然条件达到自动 清洁作用，又能美化环境的 出现，恰恰满足了人们需求。
纳米自清洁玻璃产品简介
TiO2 光催化发展前景
人们在提高 TiO2 光催化自清洁方面做了大量的 工作和深入的研究,取得了一定的突破进展,但是 制品尚属起步阶段，日本在这方面居世界领先地 位。
由Hale Waihona Puke 我国钛资源丰富,而二氧化钛光催化又是 “清洁的”抗菌剂, 优先考虑发展此类材料,迎头 赶上国际先进水平, 对创造洁净环境,保护人民健 康具有重要作用,最终摸索出高效的TiO2光催化材 料。
（2）、活性羟基-OH、 超氧离子、 过羟基*OO H和双氧水H2O2 都可与生物大分子( 如脂类、 蛋 白质、 酶类以及核酸大分子) 作用, 通过一系列链 式氧化反应直接破坏生物细胞的结构。以*OH 为 例,它可攻击有机物的不饱和键或抽取其H 原子：
R3CH + *OH R3C* + H2O
（3）、反应将产生新的自由基( R3C*) , 激发链 式反应,致使细菌蛋白质变异和脂类分解(多肽链 断裂和糖类解聚) ,杀灭细菌并使之分解成无毒害 的小分子。
国家大剧院使用纳米自清洁玻璃屋顶
纳米自清洁玻璃
定义: 通过在玻璃表面形成纳米级微粒和纳米级微
孔结构的半导体氧化物（目前主要是TiO2）的光催化 薄膜，在阳光的作用下，光催化产生了电子-空穴对， 以其特有的强氧化能力，将玻璃表面的几乎所有的有 机污染物完全氧化并降解为相应的无害无机物，从而 对环境不会造成二次污染，玻璃表面在催化剂本身的 光致两亲性（即亲水性和亲油性）的共同作用下，使 玻璃表面具有超亲水性，从而使玻璃表面具有自洁、 防雾和不易再污染的功能。
玻璃防雾剂的研制及性能研究的开题报告
玻璃防雾剂的研制及性能研究的开题报告
一、选题背景
玻璃淋膜常常会出现防雾效果不佳的问题，影响了玻璃淋膜的使用效果。
因此对于玻璃防雾剂的研制及性能研究具有重要的研究意义。
以往的研究多是针对不同类型
的防雾剂的制备和应用进行探究，而缺乏对于玻璃防雾剂的性能进行系统研究，因此
需要对其进行深入的研究。
二、选题目的
本文将研究玻璃防雾剂的制备及性能评价，并对其在实际应用中的效果进行评估，为其应用提供科学可靠的理论基础。
三、研究内容
1.玻璃防雾剂的制备工艺及工艺条件的优化研究。
2.玻璃防雾剂的性质检测及性能评价。
3.玻璃防雾剂的应用效果研究及分析。
4.不同因素对其性能的影响研究。
四、产学研结合
本项目将与企业进行合作，实现产学研结合，以满足市场需求为导向，加快研究成果的转化和推广。
五、研究意义
1.为玻璃淋膜防雾剂的研究提供理论依据。
2.提高玻璃淋膜防雾剂的应用效果，提高其市场竞争力。
3.为其他防雾涂层的研究提供参考。
六、拟采用的研究方法
本项目将采用实验研究方法，通过对不同的制备工艺条件的优化及玻璃防雾剂的性能检测、性能评价以及应用效果研究等，从多个角度进行系统的研究。
自清洁玻璃研究进展
自清洁玻璃研究进展作者：王宁来源：《硅谷》2009年第10期[摘要]自清洁玻璃在降低劳动强度，处理环境污染等方面有着良好的应用前景。
国内外众多研究机构及玻璃生产公司正在致力于自清洁玻璃的研究。
对玻璃自清洁效率，耐老化程度以及生产成本等的探索，正在促进自清洁玻璃早日市场化。
[关键词]自清洁玻璃 TiO2中图分类号：O79文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0520002－01一、引言玻璃在建筑、汽车等方面广泛地被应用，空气污染等问题使得这些玻璃非常容易变脏而失去其透光度。
玻璃的清洁工作也变得困难，尤其对于高层建筑，清洁玻璃还带有很高的危险性。
一种新型自清洁玻璃针对以上问题被广泛而深入地研究。
自清洁玻璃顾名思义就是可以自动清洁表面污染物，使玻璃可以一直保持干净，良好透光率的玻璃。
借助自身结构特点或者外界因素如雨水，阳光等自动清洗玻璃表面，达到自净作用[1]。
有些自清洁玻璃也具有一定的杀菌效应[2]。
二、自清洁玻璃的分类自清洁玻璃按材质分类可分为无机膜材料自清洁玻璃和有机膜材料自清洁玻璃，按亲水性分类可分为超亲水性自清洁玻璃和超疏水自清洁玻璃。
市场上出现的自清洁玻璃，主要还是以有效成分为TiO2的无机膜材料的超亲水性自清洁玻璃。
国内外研究者和生产企业所研究和生产的自清洁玻璃一般是指在普通玻璃的一面或者两面镀上一层主要成分是TiO2的功能薄膜的玻璃。
自清洁玻璃必须具有两种性能：光催化性和光致超亲水性。
前者是指在太阳光的照射下，玻璃表面具有光催化能力，可以分解吸附在玻璃表面的有机污染物分子，使之分解为小分子，甚至是二氧化碳和水分子；后者是指在太阳光照射下，玻璃表面能长时间保持与水的超亲和性，雨水在玻璃表面不会形成水珠而是一层均匀的水膜，这样，玻璃表面的污染物在雨水的冲刷下被一起带走。
三、国内外自清洁玻璃研究现状对于自清洁玻璃的研究不仅仅局限于试验阶段，进入21世纪，国内外一些企业在玻璃表面涂TiO2或掺杂TiO2膜，工业化生产出自清洁玻璃，并在市场上销售。
自洁玻璃、纳米自洁玻璃的发展历程和未来方向
自洁玻璃、纳米自洁玻璃的发展历程和未来方向自洁玻璃是指普通玻璃在经过通过特殊的物理或化学方法处理后，使其表面产生独特的物理特性，从而使玻璃不再通过传统的人工擦洗方法而达到清洁效果的玻璃。
目前，从方法上区分自洁玻璃有以下两类：超亲水自洁玻璃超疏水自洁玻璃超亲水自洁玻璃超亲水自洁玻璃在玻璃制备出超亲水性薄膜。
超亲水自洁玻璃又分为无机纳米硅超亲水自洁玻璃和纳米二氧化钛型超亲水自洁玻璃无机纳米硅超亲水自洁涂料在市场上的唯一产品为好瑞佳自洁涂料，其特点是超亲水、防静电（防灰尘）、防霉抗菌、施工简单易学、常温急速干燥（5分钟内）、一次施工5年长期有效。
目前，超亲水自洁玻璃已经成为自洁玻璃的开发和生产的基本方向。
纳米二氧化钛型超亲水自洁玻璃其特点是超亲水、防油污、防霉抗菌，但由于二氧化钛对阳光的依赖性，一些背光面的效果很差，晚上更是没有自洁效果。
超疏水自洁玻璃超疏水自洁玻璃：利用超疏水技术使得玻璃表面产生超疏水和超疏油的特殊表面，从而，使得亲水性污渍和亲油性污渍无法粘附于玻璃表面，从而保证了玻璃的自清洁。
该方法特点：效果明显。
但是由于该方法的时效性差，无法保证玻璃产品作为耐用消费品的长期使用寿命，从而无法保证真正意义上的自清洁效果。
该方法已经被玻璃行业放弃。
以下论述，均以超亲水自洁玻璃为主展开。
超亲水自洁玻璃的几种方式：超亲水自洁玻璃发展到目前为止主要有以下方式：A、化学气相沉积（CVD）法B、磁控溅射法C、溶胶凝胶＋高温烧结的方法D、常温固化超亲水自洁玻璃就目前产品开发和市场调研情况看：化学气相沉积（CVD）法、磁控溅射法和溶胶凝胶＋高温烧结的方法等，由于技术局限、成本因素等问题均未得到市场的充分认可。
而常温固化由于其工艺简单、成本低廉、性能和效果好，已经得到中国玻璃界的权威耀华玻璃、洛阳玻璃、深南玻等厂家的有关技术专家和权威人事的认可，得到了非常积极的评价。
超亲水自洁玻璃的由来和发展超亲水自洁玻璃的理论由来：自20世纪70年代以来，日本东京大学的藤岛昭(Fujishima)、桥本和仁(Hashimoto)等人的研究发现，在微弱光下即在太阳光（紫外光强度约为1mw·Cm-2）或在日光灯(紫外光强度约为0.2mw·cm-2)照射下，TiO2吸收近紫外光后，光生电子和空穴分别使TiO2表面吸附的氧还原和水氧化，生成·O-2和－OH活性基因，这些活性基因足以使玻璃表面的有机污物、微生物和细菌分解为CO2和H2O等简单无机物。
科技成果——防雾自清洁涂料
科技成果——防雾自清洁涂料技术开发单位中科院理化技术研究所项目简介防雾自清洁涂料可在多种材质如玻璃、镜面、塑料等表面使用，在保持材料原色度、透明度等外观特性的情况下，使材料表面具有防雾、抗菌、自洁、光催化分解污染物和清洁空气等新功能。
该涂料可在玻璃窗、交通道路指示牌和警示牌、大型广告牌、照明器具、建筑物外墙等场合使用，使物体表面在较长的时间内保持洁净和美丽，显著减少清洗次数和难度。
涂料使物体表面污物易于用水清洗，因此大大减少清洗所需的人力、物力消耗，降低清洗成本和危险性。
由于涂料膜的超亲水性及防雾性能，也可用在交通镜、汽车倒视镜、汽车前后挡风玻璃上，提高雨雪天气和寒冷季节的行车安全。
技术特点中科院理化所成功研制出了具有防雾、抗菌、自洁、光催化分解污染物等多重功能的新型涂料。
该涂料具有下列特点：（1）生产工艺简单、生产过程环境友好；（2）涂料可在室温下刷涂或喷涂成膜，与现有技术相比，操作难度小，易于实现；（3）在使用过程中不影响基底的原有外观性能和透光度；（4）牢固度和耐侯性良好。
市场情况该涂料市场属于一个新兴的领域，市场还需要一定的培育和发展。
随着人民生活水平和质量的提高，城市的发展，对这种涂料的市场需求将会急剧增大。
但直至目前，国内仍未有相关企业组织生产，目前市场上主要是来自日本和韩国的进口产品。
涂料在玻璃窗上涂膜一年后效果：上图：自清洁效果；下图：防雾效果（每块玻璃的左半边未涂膜；右半边涂膜）。
投资与效益建成年产15000升的生产线设备投资约200万元。
用本项技术生产的防雾、自清洁涂料每升的生产成本可控制在50元以内。
同类产品目前的市场售价大约是150-500元/升不等。
由于明显的性价比优势，该项目的竞争优势和市场效益显著。
合作方式合作开发。
环保型低辐射-自清洁玻璃的研究
昔ｉ浮｛ 玻璃 匝 丢
大大降低建筑物空调设备费用；在冬季。 低辐射玻璃可以透过
太 阳能可见光部分的热量， 同时强烈反射室内取暖设施 、 人体 、
｛ 中空豌喁）
图 １低 辐射玻璃蛄构示意图
照明设施辐射的长波辐射， 阻止其向外辐射散失。所以能有效
地保持室 内温度， 降低冬季室内空调费用 。为 了 一步提高建 进 筑物玻璃的热阻断性。 常常将 低辐射玻璃与普通玻璃组合成 中
整个社会 的建 筑节能环保尤为重要 。
夹层玻璃使用。离线镀的膜存在膜层较软， 耐磨性和牢固性较 差， 对湿度较敏感， 不宜长期存放 ， 暴露在空气中可能被腐蚀等
问题。 因此。 必须加工成中空玻璃 ， 以免暴露在外部环境中田低 。
辐射玻 璃结 构如 图 Ｉ 所示 。
室内
１低辐射一自清洁玻璃简介
一
层二氧化钛 自 清洁涂层， 用来保持外层玻璃的清洁以及室内
的温度， 同时结合 Ｌｗ Ｅ ｏ — 玻璃独特的结构协同防雾。低辐射 一
自清洁玻璃结构如 图 ２ 。
３低辐射 一自清洁玻璃功能机理
在寒冷的冬季 ， 阳热辐射透过玻璃进入 室内增加室 内的 太
热能， 而室内的暖气、 家电、 人体等发出的远红外被阻隔反射回 室内， 有效地降低暖气能耗 ； 而夏季室外的大部分中远红外线
璃一样长期储存 ， 并且加工性能好， 可钢化， 可热弯曲， 膜的性
能不易退 化 ； 既可暴 露在环境 中单片使 用 ， 也可制成中空玻璃、
多功能玻璃门窗产品。 了解功能玻璃材料科技与产品的发展及 其在生态建筑中的应用， 对实现健康、 舒适的居家环境， 是十分 必要的。设计出 适合现代文明需要的绿色生态建筑产品， 实现
自清洁玻璃研究现状
自清洁玻璃涂层的研究现状由于太阳能光伏电池板上的采光玻璃长期在户外日照雨临及外界环境的污染，如同建筑物的玻璃一样，一段时间后玻璃表面会形成一层脏污层，而此脏污层会影响光线的穿透率，因此会大大降低太阳能光伏电池的转换效率。
目前，为了保持采光玻璃的透光性，同时避免十分繁重的清洁工作，研发表面自清洁且具有一定减反射增透功能的自清洁玻璃成为一种必然的趋势。
目前，从方法上区分自清洁玻璃有以下两类：超疏水自清洁玻璃和超亲水自清洁玻璃，它们都是通过水的作用达到本身的自清洁效果的。
超疏水自清洁超疏水自清洁玻璃大多模仿荷叶的自清洁效果, 在玻璃表面镀一层疏水膜制备而成的。
这种疏水膜可以是超疏水的有机高分子氟化物、硅化物和其他高分子膜, 也可以是具有一定粗糙度的无机金属氧化物膜。
超疏水方自清洁法效果比较明显，但由于受超疏水表面的纳微米结构机械强度的限制，使得该方法时效性差，无法保证玻璃产品作为耐用消费品的长期使用寿命，因此实际应用的超疏水自清洁玻璃还很少。
表1列出国内外在超疏水自清洁方面的研究专利。
除了表1列出的部分专利信息外，国内有研究机构开发出了一种不粘性超疏水纳米陶瓷涂料，具有疏水、疏油、易洁（或自洁）等功能。
该涂料是有机硅单体和无机纳米氧化物在原子或分子状态通过缩合反应有机的结合，从而制得复合纳米涂料，因成膜后光滑坚硬如陶瓷表面，故得名——陶瓷涂料。
陶瓷涂料主要成分为Si 、O 和Al （SiO 2、Al 2O 3、P 2O 5SiO 2、Al 2O 3、P 2O 5），在玻璃基材表面涂装后，通过低温加热方式固化，形成性能和陶瓷、玻璃等相似的涂膜。
表1 国内外超疏水涂层部分专利信息专利方法性能US005476717A （1995） 在有机或者无机基底表面涂覆2，促粘剂（硅烷）4，减反射涂层（硅烷）6，硅烷偶联剂8，耐磨涂层10，最后经含氟聚合物进行地表能修饰，其中减反射涂层是经溶胶凝胶法制备的二氧化硅溶胶。
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Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｅ ｆ—ｃ ｌ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ —ｆ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｇ ｌ ａ ｓ ｓ ；Ｔ ｉ Ｏ２ ；ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ—ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｈ ｉ ｌ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ
Ｏ 前 言
自清洁玻璃是指普通玻璃在经过特殊的物理或化学方法处理后 ， 其表面产生独特的物理化学特性 ， 从而 无需通过传统擦洗方法就可以达到清洁效果 的玻璃 。玻璃的雾化是指湿气或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成
微小水滴的过程 ， 而防雾玻璃就是指普通玻璃在经过特殊处理之后 ， 表面具有了超亲水特性 ， 使由于雾化而 形成的微小水滴迅速铺平 ， 从而对镜面成像 、 能见度和玻璃的透过率产生影响 “ ］ 。 自清洁玻璃从制备方法上主要分为两大类 Ｊ ： 超亲水 自清洁玻璃和超疏水 自清洁玻璃。若该涂层为超
摘要： 论述 了自清洁防雾玻璃的主要制备方法， 并比较 了各种方法的优缺点， 详细介绍 了自清洁 防雾玻璃 的最新研 究进展 ， 并对其今后的研究方 向进行 了 展望。
关键词： 自清 洁 防雾玻 璃 ； Ｔ ｉ Ｏ ２ ； 超 亲水
中图分类号 ： Ｔ Ｑ １ ７ １ ． ７ ２ ４
Ｆ Ｅ Ｎ Ｇ Ｙ ｕ － ｅ ｎ ｇ ， Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ — ｘ ｉ ｎ
（ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｎ ａ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ １ ５ ２ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ，ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｅ ｌ ｆ— ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ— ｆ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｌ ａ ｓ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｄ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ
玻璃 行 、 放弃。
｝ 收稿 １ ３ 期： ２ ０ １ ２— １ ０～ ２ ４
・
４ ０・
玻 璃 与搪 瓷
２ ０ １ ３年 ２月
国外 在 ２ Ｏ世 纪 ６ ０年代 就 已经开始 了玻 璃 自清洁 和防雾 研究 ， 在基 础研 究方 面 ， 目前世 界上 发达 国家 均 有知 名公 司在 专 门从 事 自清洁 玻璃 的研究 开发 和制 作 ， 如英国 Ｐ ｉ ｌ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｎ公 司 、 日本 Ｔ Ｏ Ｔ Ｏ公 司 、 美国 Ｐ Ｐ Ｇ公
司、 德国 Ｇ Ｅ Ａ公司、 Ｖ Ｔ Ａ公司和 Ｕ Ｉ Ｃ公司等 ； 国内的研究虽然起步较晚， 但也取得 了显著的进展 ， 有关专利 和技术成果有上百项 ， 且不断有玻璃防雾剂产品推出。超亲水性 的 自清洁防雾玻璃一般是无机膜 ， 如Ｓ ｉ Ｏ 、 Ｔ ｉ Ｏ 和Ｓ ｎ Ｏ ： 等， 目前使用和研究的超亲水性 自 清洁防雾玻璃表面功能膜的材料主要是 Ｔ ｉ Ｏ ： 以及 Ｔ ｉ Ｏ 和其 他金属、 金属氧化物或其他元素掺杂的复合物 。 。 。
第４ １卷第 １期 ２ ０ １ ３年 ２月
玻 璃 与搪 瓷
ＧＩ ＡＳ Ｓ＆ Ｅ ＮＡＭＥ Ｌ
Ｖ０ １ ． 。 ４ １ Ｎｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
自清 洁 防 雾玻 璃 的研 究 进展
封玉凤 ， 王利新
（ 朗迪纳米科技有限公司 ， 江苏 苏州 ２ １ ５ ２ ０ ０ ）
达到防雾的效果。若该涂层为超疏水性物质 ， 则类似荷叶效应 ， 其滚动角小 ， 从而使微小水滴聚集成大水珠 ， 当水珠达到一定尺寸时， 会借助 自身重力下滑， 或通过外力如风吹 、 雨刷等方式被除去。超疏水涂法效果 明 显， 但是时效性差 ， 且耐久性不理想 ， 无法保证作为耐用消费品的玻璃产品长期使用寿命 ， 所 以该方法已经被
亲水性物质 ， 则会使小水滴在玻璃表面上的接触角趋近于 ０ 。 ， 当水接触到玻璃表面时， 迅速在其表面铺展形
成均匀的水膜 ， 表现出超亲水的性质 ， 不会影 响镜面成像 ， 同时水膜对透过率的影响也大为减小 ， 通过均匀水 膜 的重力下落带走污渍 ， 该方式可以去除大部分污渍 。同时利用超亲水的原理 ， 也可以防止小水滴的形成 ，
ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｆ—ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ—ｆ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｌ ａ ｓ ｓ ｗ ａ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ２ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ３ ９ — ０ ４
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０— ２ ８ ７ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ９
Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｅ ｌ ｆ－ － － Ｃｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｎ ｔ ｉ － — ・ Ｆ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｇｌ ａ ｓ ｓ
ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｗｏ ｒ ｋ ｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｆ —ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ —ｆ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｌ ａ ｓ ｓ