自洁涂料的自清洁应用原理
智能家居光触媒自洁墙面：科技墙面的自我净化
智能家居光触媒自洁墙面：科技墙面的自我净化随着智能家居的飞速发展，我们正见证着一个科技与生活无缝融合的时代。
在这个时代里，家居环境不再是静态的空间，而是充满智慧和活力的生态系统。
今天，让我们聚焦于一项革命性的创新——光触媒自洁墙面，它如同家居墙面上的“自我净化器”，为现代居住空间注入了一股清新的空气。
想象一下，你的墙壁就像一片郁郁葱葱的森林，能够吸收空气中的有害物质并释放出清新的氧气。
这种光触媒自洁墙面正是利用了自然界中植物光合作用的原理，将光能转化为化学能，进而分解附着在墙面上的有机污染物。
它们就像是墙面上的微型“空气净化器”，在不知不觉中守护着我们的健康。
夸张地说，这不仅仅是一堵墙，而是一个不眠不休的环保卫士。
它不需要我们手动擦拭或使用化学清洁剂，只需阳光的照射，就能激发其内在的清洁力量。
这种墙面仿佛拥有了生命，能够自我修复、自我净化，将污渍和细菌一一击退。
然而，当我们深入剖析这项技术时，也不难发现其中潜藏的问题。
光触媒自洁墙面虽然在理论上听起来完美无缺，但在实际应用中却可能受到多种因素的制约。
例如，光线不足的室内环境可能会影响其自洁效果；墙面材料的耐久性和更换成本也是我们需要考虑的因素。
此外，长期暴露在光触媒下是否对人体完全无害，这一点目前仍存在争议。
尽管如此，我们不能否认光触媒自洁墙面带来的巨大便利和潜在益处。
它不仅减少了家庭主妇的家务负担，更重要的是，为追求健康生活的现代人提供了一个更加清洁、安全的居住环境。
这种墙面的使用，可以被视为对传统家居环境的一次深刻革新，它挑战了我们对墙面的传统认知，赋予了它们全新的功能和意义。
在我看来，智能家居光触媒自洁墙面无疑是一项令人兴奋的进步。
它不仅体现了人类对科技进步的不懈追求，更展现了我们对于更美好生活环境的向往。
当然，任何新技术的推广都需要经过时间的检验和不断的完善。
我们应该保持审慎的态度，既要看到它带来的巨大潜力，也要关注其可能引发的新问题。
在未来，随着技术的不断成熟和成本的进一步降低，光触媒自洁墙面有望走进更多普通家庭，成为智能家居领域的一颗璀璨明珠。
荷叶清洁
荷叶清洁——纳米自洁材料黄昆班41164057 徐青莲国内主要大城市（北京、上海、广州等）市容环境卫生行业协会规定，楼宇外墙为玻璃或氟碳幕墙的，3~6个月必须清洗一次；为石材或贴面砖的，一年必须清洗一次。
经统计，若1万平方米的幕墙面积，每年按两次清洗计，约用水20吨。
按照普通城市，十层以上为高层建筑计算，则有1000栋以上，若按其中的30%左右采用纳米自洁涂料，每年的节水量是相当惊人的，仅以建筑用自清洁涂料市场来看，其中的经济效益是不可小觑的。
为了解决这个问题，获得更大的经济收益，早在2000年，德国推出了具有荷叶自清洁功能的硅树脂外墙涂料，墙面灰尘可通过雨水达到自清洁效果；2001年，日本也推出光催化自清洁外墙涂料，通过分解墙面的有污垢达到自清洁效果。
近年来，我国许多科研机构纷纷退出各具特色的自清洁涂料等产品，不仅使外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次，老化时间延长了2倍多，而且在玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，制成自洁玻璃和瓷砖，可使粘附在表面的油污、细菌等在光的照射下及纳米材料催化作用下，变成气体或者容易被擦掉的物质。
自洁涂料的主要原理为荷叶自清洁原理。
荷叶表面上有细微且凹凸不平的纳米结构。
叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”（每两个小山包之间的距离约为20－40μm）在山包上面长满了绒毛，在山包顶又长出了一个个馒头状的“碉堡”凸顶。
整个表面被微小的蜡晶所覆盖（大约200nm－2μm）。
因此，在“山包”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄、只有纳米级厚的空气层。
这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触，由于空气层、“山包”状突起和蜡质层的共同托持作用，使得水滴不能渗透，而能自由滚动。
水滴在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，达到自清洁效果。
自洁涂料就是运用先进技术使涂料在干燥成膜过程中表现形成类似荷叶的凹凸形貌，从而获得荷叶的性能。
混凝土中自清洁技术的应用
混凝土中自清洁技术的应用混凝土是建筑领域中常用的材料之一，其在建筑结构中起着至关重要的作用。
然而，混凝土在使用过程中，由于受到环境的影响，容易受到各种污染物的侵袭，导致混凝土表面污染严重、维护成本高等问题。
为了解决这一问题，自清洁技术应运而生。
本文将从自清洁技术的原理、应用、效果等方面进行详细介绍。
一、自清洁技术的原理自清洁技术主要是通过表面涂层、添加剂等方式，将一些特殊的材料引入混凝土中，使其具有自清洁的功能。
目前，较为常见的自清洁技术有以下几种：1. 光触媒自清洁技术：此技术主要是利用光触媒的催化作用，将空气中的污染物质分解为无害物质，进而实现自洁的效果。
2. 纳米自清洁技术：此技术主要是通过将一些纳米材料引入混凝土中，使其具有自清洁的功能，例如纳米二氧化钛、纳米氧化铁等。
3. 磁性自清洁技术：此技术主要是利用磁性材料的吸附作用，将空气中的污染物质吸附在混凝土表面，进而实现自洁的效果。
二、自清洁技术的应用自清洁技术主要应用于以下几个方面：1. 建筑立面：自清洁技术可以应用于建筑立面的装饰材料上，如玻璃幕墙、陶瓷砖等，进而实现建筑立面的自洁。
2. 道路桥梁：自清洁技术可以应用于道路桥梁的混凝土表面，如隧道、桥梁等，进而实现道路桥梁的自洁，减少维护成本。
3. 污水处理：自清洁技术可以应用于污水处理设施的基础建设中，如沉淀池、生化池等，进而实现对污水的净化。
4. 节能环保：自清洁技术可以应用于节能环保领域，如太阳能电池板、屋顶等，进而实现节能环保的目标。
三、自清洁技术的效果自清洁技术的应用可以带来以下几个效果：1. 自洁效果：自清洁技术可以有效地将空气中的污染物质分解为无害物质，实现混凝土表面的自洁。
2. 抗污染能力：自清洁技术可以提高混凝土表面的抗污染能力，减少混凝土表面的污染程度。
3. 节能环保：自清洁技术可以实现节能环保的目标，降低建筑维护成本。
4. 延长使用寿命：自清洁技术可以延长混凝土的使用寿命，提高建筑物的耐久性。
图解：纳米超疏水自清洁表面的应用
图解：纳米超疏水自清洁表面的应用自然界的超疏水现象“荷叶表面具有极强的疏水性，洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是著名的“荷叶自洁效应”「见下图1」。
▲图1自然界的荷叶疏水表面现象科学家发现，荷叶表面具有微米级的乳突，乳突上乳突上有纳米级的蜡晶物质，这种微-纳米级的粗糙结构可以大幅度提高水滴在其上的接触角，导致水滴极易滚落「见下图2」。
▲图2荷叶表面微观结构水滴在超疏水表面上的运动是一个复杂的物理现象，在自清洁过程中起到了一个至关重要的作用：水滴在表面滚动时会带走表面的污染物或灰尘，从而达到自清洁的效果「见下图3」。
▲图3超疏水表面自清洁原理示意图当然这些现在也存在于很多其他生物身上「见下图4」；科学家们研究这些生物及模仿这些生物现象，制备出了许多超疏水产品并得到了许多的应用（详见后文介绍）。
▲图4自然界中具有超疏水性的动植物及其扫描电子显微镜(SEM)图(a,b)荷叶;(c,d)水稻叶;(e,f)水黾腿[3];(g,h)孔雀羽毛[5,6];(i,j)壁虎脚掌[7];(k,l)蝉翼[9];(m,n)蝴蝶翅膀[10];(o,p)蚊子复眼[13]下文将为大家简单介绍超疏水自清洁的原理及一些超疏水表面的应用例子。
1、超疏水表面自清洁原理自清洁表面指表面的污染物或灰尘能在重力或雨水、风力等外力作用下自动脱落或被降解的一种表面，基于超疏水原理的自清洁表面主要是指接触角CA150°、滚动角SA＜10°的类荷叶表面「见下图5（d）」。
▲图5不同表面水滴接触界面状态2、常见超疏水表面制备现状人工制备超疏水表面虽然时间不长，但发展特别迅速，有效的制备方法也越来越多，主要有模板法、静电纺丝法、相分离与自组装法、溶胶-凝胶法、刻蚀法、水热法、化学沉积与电沉积法、纳米二氧化硅法、腐蚀法等。
目前人工超疏水表面主要包括超疏水薄膜表面、超疏水涂层表面、超疏水金属表面及超疏水织物等方面。
建筑工程中的自洁材料创新与应用
建筑工程中的自洁材料创新与应用随着城市化进程的不断推进，建筑工程在现代社会中扮演着重要的角色。
然而，建筑物在长期使用过程中难免会受到外界环境的影响，导致外观脏污、养护困难等问题。
为了解决这一难题，自洁材料的创新与应用被广泛关注，并在建筑工程中得到了越来越广泛的应用。
一、自洁材料的概念与原理自洁材料是指能够在光照、雨水或风力等外界刺激下自行除去污染物的材料。
它们通过一系列物理、化学或生物的反应机制来实现自我清洁的效果。
其中，自洁涂料、自洁玻璃、自洁陶瓷等材料是目前应用较为广泛的自洁材料类型。
二、自洁涂料的创新与应用自洁涂料是指能够通过光催化效应以及超疏水效应来自我清洁的涂料。
它们在建筑物的外墙、屋顶等部位的涂装中得到广泛应用。
自洁涂料具有多种优势，如能够抵抗紫外线辐射、耐候性好、降低污染物对建筑物的侵蚀等。
此外，自洁涂料还可以通过催化分解有害气体的作用，改善建筑物周围环境的空气质量。
三、自洁玻璃的创新与应用自洁玻璃是指能够在阳光和雨水的作用下自我清洁的玻璃材料。
它们通过在玻璃表面形成微观纳米级的凹凸结构，使水分在表面形成薄膜并带走污染物，从而实现自洁效果。
自洁玻璃可广泛应用于建筑物的窗户、幕墙、天窗等部位，有效减少了维护和清洁的工作量。
此外，自洁玻璃还可以降低建筑物内部的能耗，提高建筑能效。
四、自洁陶瓷的创新与应用自洁陶瓷是指能够通过高温烧结和特殊处理工艺实现自我清洁效果的陶瓷材料。
它们在建筑工程中的应用主要集中在外墙砖、地面砖等方面。
自洁陶瓷具有防污性能好、抗老化、易清洁等特点，能够降低建筑物维护的难度和费用，提高建筑物的整体美观度。
五、自洁材料的发展前景自洁材料的创新与应用在建筑工程中发挥着重要的作用，并且具有广阔的市场前景。
随着科技和工艺的不断进步，自洁材料的性能将会进一步提升，应用范围也会不断扩大。
同时，环保意识的提高和对建筑物外观的要求不断增加，也为自洁材料的发展提供了机遇。
六、结语建筑工程中的自洁材料创新与应用是一个具有潜力和挑战的领域。
自清洁涂料原理-概述说明以及解释
自清洁涂料原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分是文章的开篇，主要目的是引导读者对文章内容的整体了解。
在自清洁涂料原理这一主题下，概述部分可以包括以下内容：自清洁涂料是一种具有特殊功能的涂料，能够在不人为清洁的情况下自动清洁表面，保持表面的清洁和美观。
这种涂料在近年来被广泛应用于建筑、汽车、船舶等领域。
本文旨在介绍自清洁涂料的原理、应用领域及优势，为读者全面深入地了解这一新型涂料技术提供必要的知识支持。
在接下来的正文部分，将详细解析自清洁涂料的工作原理，探讨其在不同领域的应用情况，并总结其在实际使用中的优势与发展趋势。
通过本文的阐述，希望读者能对自清洁涂料有一个清晰的认识，并为未来相关技术的研究与应用提供参考和启发。
1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分来详细介绍自清洁涂料的原理。
在引言部分中，将介绍自清洁涂料的概述、文章的结构以及撰写本文的目的。
在正文部分将分为自清洁涂料的定义、原理解析和应用领域三个小节来深入探讨自清洁涂料的相关知识。
最后在结论部分将总结自清洁涂料的优势，展望未来的发展方向，并以结束语结束全文。
通过这个结构，读者将能够全面了解自清洁涂料的原理及其应用。
1.3 目的自清洁涂料作为一种新型材料，在近年来受到了广泛的关注和研究。
本文的目的在于深入探讨自清洁涂料的原理和应用，为读者提供更深入的了解。
通过对自清洁涂料的定义、原理解析和应用领域的讨论，希望能够帮助读者了解这种新型涂料的优势和潜在的市场前景。
另外，本文也将展望自清洁涂料未来的发展方向，探讨其在不同领域中的应用前景，为相关研究和产业发展提供一定的参考。
通过本文的阐述，期望能够增加对自清洁涂料的认识，并促进其更广泛的应用和推广。
2.正文2.1 自清洁涂料的定义自清洁涂料是一种具有特殊功能的涂料，能够在受污染或受损表面上实现自动清洁的效果。
通常情况下，这种涂料可以通过光线或化学物质的作用，自主地将附着在表面上的污垢、细菌等有害物质分解或清除，从而保持表面干净和清洁。
什么是自洁涂层？
什么是自洁涂层？自洁涂层是一种能够自主清洁的表面覆盖材料，它的独特之处在于能够减少各种污染物对其附着的能力，从而使其能够自动清洁，保持整洁的外观。
自洁涂层的发展使得无论是建筑物还是汽车、玻璃等材料都能拥有更长久的光洁度。
下面将从材料选择、工作原理和应用领域三个方面来介绍自洁涂层。
一、材料选择自洁涂层广泛应用于建筑、汽车和玻璃等领域。
在材料选择方面，常用的自洁涂层主要包括两大类：疏水型和光催化型。
疏水型自洁涂层以其表面疏水性能阻挡污染物附着，而光催化型自洁涂层则通过光催化反应分解附着在表面上的有机污染物。
相比之下，疏水型自洁涂层在抗污染、易洗净以及长效性等方面更加出色。
根据具体需求，可以选择不同性能的自洁涂层来满足实际应用。
二、工作原理疏水型自洁涂层的工作原理是利用其表面的微观结构和特殊的化学涂层，形成一种高度疏水的表面，使水滴在表面形成球状并迅速滚落，带走污染物，从而达到自洁的效果。
而光催化型自洁涂层则通过在涂层表面添加催化剂（如二氧化钛），利用紫外光催化附着在表面上的有机污染物，将其分解为无害的物质，实现清洁的目的。
三、应用领域1. 建筑领域：自洁涂层广泛应用于建筑外墙、屋顶和窗户等部位，能够有效抵御尘埃、污染物和雨水的侵蚀，延长建筑物的使用寿命。
2. 汽车领域：自洁涂层在汽车外观保养上起到了重要作用，能够减少对车身的污染，同时提高车身的光洁度和光滑度，使汽车看起来更加高端大气。
3. 玻璃领域：自洁涂层的应用为玻璃材料增加了更多可能性。
在建筑玻璃上应用自洁涂层，可以减少污染和减轻清洁负担；在车窗上应用自洁涂层，则可以提高视野的清晰度，提供更好的行车安全。
综上所述，自洁涂层作为一种能够自主清洁的材料，通过特殊的物理结构和化学成分来抵御各种污染物，保持外观的光洁度。
不同的自洁涂层有不同的材料选择和工作原理，适用于不同的应用领域。
随着科技的发展，相信自洁涂层的应用领域将会更加广泛，为我们的生活带来更多的便利与美好。
涂料的自清洁性能研究
涂料的自清洁性能研究在当今社会，随着科技的不断进步和人们对生活品质要求的提高，涂料的性能也在不断地发展和完善。
其中，涂料的自清洁性能逐渐成为研究的热点之一。
自清洁涂料具有能够自动去除表面污垢和污染物的独特能力，为许多领域带来了极大的便利和创新。
自清洁涂料的原理主要基于两种机制：一种是超疏水表面，另一种是光催化作用。
超疏水表面是指水在其表面的接触角大于 150 度。
这种表面的微观结构通常具有粗糙的形貌和低表面能的物质。
当水滴落在超疏水表面时，它会形成球状，很容易滚落，同时带走表面的灰尘和污染物。
这种自清洁机制主要依赖于表面的物理结构和化学性质。
通过特殊的工艺和材料，可以在涂料表面构建出微纳结构，使其具备超疏水性能。
光催化作用则是利用半导体材料，如二氧化钛（TiO₂），在光照条件下产生强氧化性的物质，如羟基自由基（·OH）和超氧离子（O₂⁻）。
这些氧化性物质能够分解有机污染物，将其转化为无害的物质，从而实现自清洁的效果。
光催化自清洁涂料不仅能够去除表面的灰尘，还能够降解有机污染物，具有更广泛的应用前景。
为了评估涂料的自清洁性能，研究人员通常采用一系列的测试方法。
常见的有接触角测量、滚动角测量、自清洁效率测试等。
接触角测量是判断表面是否具有超疏水性能的重要手段。
通过测量水滴在表面的接触角大小，可以直观地了解表面的疏水程度。
接触角越大，表明表面的疏水性能越好。
滚动角测量则用于进一步评估超疏水表面的自清洁能力。
滚动角是指水滴在表面开始滚动所需的倾斜角度。
滚动角越小，说明表面的自清洁性能越强，水滴越容易带动污染物滚落。
自清洁效率测试则是通过模拟实际的污染情况，观察涂料表面去除污染物的能力。
例如，可以在涂料表面涂抹油污、灰尘等污染物，然后观察经过一定时间或处理后，污染物的残留情况，从而评估自清洁效率。
影响涂料自清洁性能的因素众多。
首先是涂料的成分和配方。
不同的树脂、助剂、填料等都会对自清洁性能产生影响。
自洁涂料的妙用--家务从来不是问题
主妇宝典之三---巧用自洁涂料摆脱家务烦恼每周五天甚至六天的高节奏上班时间已经够让人疲惫的了，好不容易到周末想休息下，但是积累一周的家务又到了不得不处理的地步，同是都市主妇，有人能活的很惬意，有人是身心俱疲，今天让我来告诉您怎么忙里偷闲，愉快享受周末时光。
家务无外乎整理室内物品、清洗衣服、各地方的清洁工作，其中如果平时比较自律，室内物品不会很乱，几乎花不了什么时间就能完成这个工作，清洗衣服要感谢工业社会帮我们制造了洗衣机，这个也不是问题，最麻烦的就是浴室、厕所以及玻璃的清洁工作，且由于这些部位是反复受污染的场所，每周都需要清洁，毫不夸张的说是个劳神费力苦力活，绝大多数家庭主妇都颇有怨言，那有没有一劳永逸的办法呢？答案是肯定的，现在让我为您揭开主妇居家偷懒的秘密，针对浴室、厕所以及玻璃这些重灾区，他们普遍使用了一种好瑞佳自洁涂料,顾名思义，这个产品可以起到自清洁的作用，可使用在玻璃、陶瓷、不锈钢、铝合金上，象厕所的墙壁、浴室的了淋浴房以及家里所有玻璃面都可以适用，使用了好瑞佳自洁涂料后表面很难附着脏污，平时只需要用水冲洗即可洁净如新，不需要清洁剂，也不需要反复擦洗，大大简化清洁部分的工作量，同时由于好瑞佳自洁涂料添加了抗菌防霉成分，大大增强了厕所和浴室的安全卫生性，所谓一举多得。
另外好瑞佳自洁涂料具有很好的防雾效果，使用在浴室镜子上面可以防止热气在其表面的雾化，以免影响梳妆的正常使用。
好瑞佳自洁涂料的主要特点如下：1. 好瑞佳自洁涂料自清洁效果非凡—在下雨,流水的情况下就能使污染物脱落；2. 好瑞佳自洁涂料防静电效果出色―由日本公司提供的纳米防静电材料，表面抵抗值１０８Ω，防灰尘效果出色；3. 好瑞佳自洁涂料无需保养－无机氧化硅涂层能长期保持美观,长期发挥自清洁作用；4. 好瑞佳自洁涂料对环境有利－只需雨水冲洗无需任何清洁剂；5. 好瑞佳自洁涂料急速超亲水－涂布后10分钟见效,与其他公司相比(5小时以上),本产品立即见效；6. 好瑞佳自洁涂料具备防雾功能－窗玻璃,电脑等利用亲水作用达到防雾效果；7. 好瑞佳自洁涂料防止结露－大幅抑制玻璃产生结露；8. 好瑞佳自洁涂料附加防霉效果－长期发挥稳定的防霉效果；9. 好瑞佳自洁涂料添加抗菌,防藻效果－无机纳米超微粒子抗菌剂长期发挥效果。
涂料的自清洁特性与应用研究
涂料的自清洁特性与应用研究在当今社会，涂料作为一种广泛应用于建筑、工业、交通等领域的材料，其性能和功能不断得到拓展和创新。
其中，自清洁涂料因其独特的特性和广泛的应用前景，受到了越来越多的关注和研究。
自清洁涂料是一种具有特殊表面性能的涂料，能够在自然环境中自动去除表面的污垢、灰尘、污染物等，保持表面的清洁和光洁。
这种特性使得自清洁涂料在许多领域具有重要的应用价值。
一、自清洁涂料的原理自清洁涂料的自清洁原理主要包括两个方面：一是超疏水/超亲水特性，二是光催化作用。
超疏水特性是指涂料表面具有极低的表面能，水在其表面形成球状，容易滚落并带走表面的污垢。
这种超疏水表面通常是通过特殊的表面结构和化学组成来实现的。
例如，表面具有微纳结构的粗糙度，同时涂层中含有低表面能的物质，如氟碳化合物、硅氧烷等。
超亲水特性则是指涂料表面能够迅速吸收水分，使水分在表面形成均匀的水膜，将污垢溶解并冲走。
这种超亲水表面通常是通过在涂层中引入亲水基团或纳米粒子来实现的。
光催化作用是另一种常见的自清洁原理。
常见的光催化剂如二氧化钛（TiO₂），在紫外线或可见光的照射下，能够产生强氧化性的自由基，将有机污染物分解为无害物质。
这种光催化自清洁涂料不仅能够去除表面的污垢，还能够降解空气中的有害气体。
二、自清洁涂料的类型根据自清洁原理的不同，自清洁涂料主要可以分为以下几种类型：1、超疏水自清洁涂料这类涂料主要利用超疏水特性实现自清洁。
其在建筑外墙、玻璃幕墙、汽车表面等领域有广泛应用。
例如，建筑外墙上的超疏水涂料可以减少雨水的残留，防止污垢和藻类的附着，保持建筑物外观的清洁和美观。
2、超亲水自清洁涂料超亲水自清洁涂料在玻璃、陶瓷等表面有较好的应用。
如自清洁玻璃，能够在雨水的冲刷下迅速清洁表面，提高玻璃的透明度和采光效果。
3、光催化自清洁涂料光催化自清洁涂料由于其能够同时去除表面污垢和降解空气中的污染物，在室内外环境净化方面具有很大的潜力。
例如，在医院、学校等公共场所的墙面涂料中使用光催化自清洁涂料，可以有效减少细菌和病毒的传播，改善室内空气质量。
超亲水自洁原理亲水涂料的原理
超亲水自洁原理亲水涂料的原理
产品特性： 是一种单组分长效超亲水纳米涂层，产品带有强亲水基团的纳米涂料，用于玻璃,塑料等基材上可以长时间保持超亲水性能， 达到防污易清洁效果，使用户的日常清洁维护变得简单、方便。
产品特点： 1.卓越的超亲水性能，水滴角<5度. 2.易清洁效果显著，在油污较大等复杂的环境(厨房，卫浴等）清洁时，使用水抹布即可轻易使得基材清洁干净。 3.纳米涂层，涂层厚度小于10纳米，不影响光学特性； 4.施工简单快捷，性价比高 5.耐久性强
自洁功能外墙涂料的研究及应用
Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．３·１２·化 工 新 型 材 料ＮＥＷＣＨＥＭＩＣＡＬＭＡＴＥＲＩＡＬＳ第３６卷第３期２００８年３月基金项目：国家自然科学基金项目（Ｎｏ．２０４７６０３５）作者简介：王叶（１９８４－），男，硕士研究生。
联系人：肖新颜（１９６４－），男，工学博士，副教授，主要从事精细化工方面的研究。
自洁功能外墙涂料的研究及应用王 叶１ 肖新颜１ 万彩霞２（１．华南理工大学化工与能源学院，广州５１０６４０；２．华南理工大学应用化学系，广州５１０６４０）摘 要 论述了外墙涂层被污染的主要原因及污染的分类。
在此基础上，对自洁涂料制备中所采用的憎水性自洁技术、仿生自洁技术、基于亲水性表面的耐沾污、涂膜微粉化技术、自分层技术、纳米光催化技术，及其在改善外墙涂料自清洁功能特性方面的应用进行了详细阐述。
并从原材料和助剂选择以及涂料配方设计两方面，提出增强涂层抗污自洁的途径。
关键词 自洁涂料，仿生自洁，涂膜微粉化，自分层，纳米光催化犚犲狊犲犪狉犮犺犪狀犱犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳狊犲犾犳 犮犾犲犪狀犻狀犵犲狓狋犲狉犻狅狉狑犪犾犾犮狅犪狋犻狀犵狊ＷａｎｇＹｅ１ ＸｉａｏＸｉｎｙａｎ１ ＷａｎＣａｉｘｉａ２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌａｎｄＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０）犃犫狊狋狉犪犮狋 Ｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓｔｈａｔｅｘｔｅｒｉｏｒｗａｌｌｐａｉｎｔｗａｓｐｏｌｌｕｔｅｄａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｏｒｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｅｖｅｒａｌｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｉｅｓｓｕｃｈａｓｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇｃｏａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｉｃｒｏ ｐｏｗｄｅｒｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ，ｓｅｌｆ ｓｔｒａｔｉｆｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎａｎｏ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｅｘ ｔｅｒｉｏｒｗａｌｌｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ａｔｌａｓｔ，ｂａｓｉｎｇｏｎｔｗｏａｓｐｅｃｔｓ，ｉ．ｅ．ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄａｄｄｉｔｉｖｉｅｓ，ａｎｄｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｓｕｍｍｅｄｕｐ．犓犲狔狑狅狉犱狊 ｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇｃｏａｔｉｎｇ，ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ，ｍｉｃｒｏ ｐｏｗｄｅｒｏｆｆｉｌｍ，ｓｅｌｆ ｓｔｒａｔｉｆｙｉｎｇ，ｎａｎｏ ｐｈｏｔｏｃａ ｔａｌｙｓｉｓ 随着我国住宅产业化和建筑节能的实施，对高耐候自洁外墙涂料的需求越来越大，同时要求这种自清洁外墙涂料具有以下特点：不易附着污染，或者附着的污染物能借助于雨水、风力等外界自然条件被去除。
自清洁涂料的原理及其应用范围
自清洁涂料的原理及其应用范围自清洁涂料的原理及其应用范围随着环境污染的不断加剧，越来越严重的雾霾、油性烟雾、尾气废气等给建筑外墙带来严重的侵蚀，影响其美观性、功能性及耐久性。
耐沾污能力差是传统外墙涂料普遍存在的缺点，在一定程度上制约了其应用。
因此，针对目前外墙涂料耐污能力不足的问题，具有自清洁功能的涂料成为研究开发的热点。
清洁被污染的建筑外墙等不仅需要较高的投入，而且表面活性剂的使用会对环境造成严重污染，因此具有自清洁效果的功能涂料应运而生。
自清洁涂料能够借助雨水等自然条件冲刷保持户外物件表面干净，不仅能够降低维护费用，减少劳动力的需求，同时可以将对环境的污染降到最低，可广泛应用于高层建筑、幕墙、桥梁及汽车、风力发电等多个领域。
1 疏水性自清洁涂料的基础自然界中普遍存在通过形成疏水表面来达到自清洁功能的现象，例如以荷叶为代表的多种植物的叶子和花､昆虫的腿和翅膀等均表现出低粘附、自清洁能力，这种现象被称为“荷叶效应”｡“荷叶效应”的仿生学原理是自清洁技术开发的基础。
20世纪70年代，德国波恩大学植物家W.Barthlott和Neinhuis等系统地研究了荷叶表面的自清洁效应，通过电子显微镜观察发现荷叶表面生长着无数微米乳突，并且其表面覆盖着纳米蜡质晶体。
2002年，中科院化学所江雷等研究发现荷叶表面微米乳突上还存在纳米结构，乳突的平均直径为5~9μm，每个乳突表面还分布着直径约为124nm的绒毛，研究还发现这些乳突之间也存在纳米结构(图1)。
大量研究证实，微米、纳米级的微观粗糙结构及具有低表面能的蜡质晶体的共同作用，使荷叶表面具有高水接触角、低滚动角，从而表现出超疏水自清洁效果。
图1 荷叶表面微观结构模型疏水性涂料的自清洁行为来源于其高的水接触角和低的滚动角。
当水珠滴在疏水表面上，液滴不能自动扩展，保持其球形状态，减少与涂层的接触面积。
当该表面具有一个较小的倾斜角时，液滴在涂层表面滚动，污染物粘附在水珠表面被带走，从而起到自清洁的作用。
二氧化钛自清洁涂料
二氧化钛自清洁涂料摘要：纳米TiO2基自清洁涂层在建筑装饰、汽车交通、新能源等行业具有广阔的应用前景。
TiO2无机涂层透明美观、自清洁效果良好，但设备和处理手段较复杂，难以大规模使用；含TiO2纳米粒子的纳米复合涂层制备较简单，但是涂层寿命难达标，同时自清洁效果不理想。
依托文献，讨论这两类涂层的制备方法、应用现状以及存在的问题，并思考未来的发展方向。
关键字：TiO2；自清洁；纳米复合材料；1背景资料我国空气质量普遍较差且各地污染情况各不相同，雾霾、沙尘、酸雨等时常侵蚀我们的环境，这就对外墙涂料的抗污性提出了更高的要求。
自清洁涂层能够使表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下自动脱落或通过光催化降解而除去，具有节水、节能、环保等优点，因此在建筑装饰、汽车交通、新能源等行业具有重要的应用前景。
图1 水立方（左）和自清洁原理示意（右）目前为止，基于不同的自清洁原理，已经发展了两类自清洁涂层。
第一种是“超疏水”(水接触角>150°)自清洁涂层。
基于“荷叶效应”，荷叶表面超微结构使水在叶面上的接触角大于150度，使水滴能够滚动带走灰尘。
图2 “荷叶效应”（左）和原理示意（右）这种类型的自清洁涂层，常见的为有机氟树脂、硅树脂等复合材料。
例如鸟巢和水立方表面的ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）自清洁薄膜。
第二种是基于无机光催化半导体材料的自清洁涂层。
在这一类自清洁涂层中，最为典型的是二氧化钛(TiO2)涂层材料。
纳米TiO2 的光催化特性最早由日本藤岛昭教授在20世纪70年代首次发现。
TiO2在紫外光辐照下产生电子-空穴对，再与吸附在TiO2材料表面的H2O和O2发生氧化还原反应生成氢氧自由基，氢氧自由基活性很高，可分解有机污染物，实现表面自清洁。
同时，TiO2涂膜长时间暴露在太阳光下，其对水的接触角可降至0o，显示出超亲水性。
因此，光催化涂层的分解有机污染物能力以及表面超亲水性两方面协同作用，可使附着在涂层表面的污染物能够很容易地被分解，随着雨水被冲洗掉，TiO2涂层具有很好的自清洁效果。
自清洁涂料的制备与应用研究
自清洁涂料的制备与应用研究在当今社会，随着科技的不断进步和人们对生活品质要求的提高，自清洁涂料作为一种具有创新性和实用性的材料，受到了广泛的关注和研究。
自清洁涂料能够在不借助外力的情况下，自动去除表面的污垢、灰尘和污染物，保持物体表面的清洁和光亮。
这种涂料不仅可以减少清洁工作的频率和成本，还能够延长物体的使用寿命，具有重要的经济和环保意义。
一、自清洁涂料的原理自清洁涂料的自清洁效果主要基于两种原理：一种是超疏水原理，另一种是光催化原理。
超疏水原理是指涂料表面具有极高的疏水性能，水在其表面形成球状，容易滚落并带走污垢。
这种超疏水性能通常是通过在涂料表面构建微纳米结构来实现的。
这些微纳米结构使得表面具有粗糙的形貌，从而减少了水与表面的接触面积，增大了接触角，实现超疏水效果。
光催化原理则是利用某些半导体材料（如二氧化钛）在光照条件下产生的强氧化能力，将表面的有机物分解为二氧化碳和水等无害物质。
当光线照射到涂有光催化涂料的表面时，半导体材料被激发，产生电子空穴对，这些电子和空穴与表面的氧气和水分子反应，生成具有强氧化性的自由基，从而分解污垢和污染物。
二、自清洁涂料的制备方法（一）超疏水自清洁涂料的制备1、模板法模板法是一种常用的制备超疏水表面的方法。
通过使用具有特定结构的模板，如纳米级的硅模板或聚合物模板，在涂料表面复制出与模板相似的微纳米结构。
然后，再对表面进行低表面能物质的修饰，如氟硅烷，以获得超疏水性能。
2、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将金属醇盐或无机盐经过水解和缩聚反应形成溶胶，然后经过干燥和热处理转化为凝胶。
在这个过程中，可以通过控制反应条件和添加适当的表面活性剂来调控表面的微纳米结构，从而实现超疏水性能。
3、化学气相沉积法化学气相沉积法是将含有反应物质的气体引入反应室，在一定的温度和压力条件下，发生化学反应并在基底表面沉积出所需的薄膜。
通过选择合适的反应气体和控制沉积条件，可以制备出具有超疏水性能的涂层。
自清洁机理
自清洁机理自清洁机理是指物体自身通过表面张力降低、润湿性改变、吸附作用、化学反应和机械作用等方式实现自我清洁的能力。
这种能力可以使得物体在面对污染和污垢时，能够自动清除并保持清洁。
下面将分别介绍这五种自清洁机理。
1.表面张力降低表面张力是指液体表面分子之间的相互吸引力。
通过降低表面张力，液体可以更好地润湿物体表面，从而更容易将污垢和污染物冲洗掉。
表面张力降低的原理可以通过使用表面活性剂来实现，表面活性剂可以吸附在液体表面，降低表面张力，从而提高液体的润湿能力。
2.润湿性改变润湿性是指液体对物体表面的浸润程度。
通过改变液体的润湿性，可以控制液体在物体表面的接触角和附着力，从而影响污染物的吸附和扩散。
例如，亲水性表面容易吸附水分和污染物，而疏水性表面则容易排斥水分和污染物。
因此，通过在物体表面涂覆亲水或疏水材料，可以改变其自清洁能力。
3.吸附作用吸附作用是指物体表面通过物理或化学作用将污染物吸附在表面上的过程。
这种吸附作用可以发生在物体表面和污染物之间，通过静电吸引、范德华力或其他化学键合等方式实现。
当表面具有高比表面积或高孔隙率时，吸附作用会更强。
因此，通过使用具有高比表面积和孔隙率的材料来制造物体表面，可以提高其自清洁能力。
4.化学反应化学反应是指物体表面与污染物之间发生的化学反应，从而将污染物转化为无害或可分离的物质。
这种化学反应可以是氧化还原反应、酸碱反应或络合反应等。
例如，在某些自清洁材料中，表面会释放出具有氧化性的物质，将污染物氧化分解为无害物质。
此外，某些材料还具有光催化性质，能够将光能转化为化学能，从而加速化学反应的进行。
5.机械作用机械作用是指物体表面通过摩擦、振动等机械方式将污染物清除的过程。
这种机械作用可以发生在物体表面和污染物之间，通过摩擦力、冲击力或振动等方式实现。
例如，在某些自清洁材料中，表面会具有振动特性，从而将附着在表面的污染物振动下来并清除。
此外，某些材料还具有自洁功能，能够通过摩擦或冲击等方式将污染物清除。
烤箱自清洁原理
烤箱自清洁原理
烤箱自清洁原理是通过高温烘烤将残留的食物和油脂转化成灰烬的过程。
当启动自清洁功能时，烤箱会加热到非常高的温度（通常为500℃以上），这种高温可以将食物残渣和油脂分解
成碳和灰烬。
在此过程中，烤箱内的任何污垢都会被烧成灰烬，而不需要使用任何清洁剂或者手动擦拭。
自清洁功能之所以能够实现，是因为烤箱内部覆盖有一层特殊的自洁涂层。
这种涂层含有特殊的催化剂，当烤箱内温度升高时，催化剂会发挥作用，加速化学反应的进行。
这种反应可以将食物残渣和油脂分解成气体和灰烬，从而达到清洁烤箱的目的。
烤箱自清洁功能的好处是显而易见的。
首先，它节省了人工清洁烤箱的时间和精力。
传统上，要彻底清洁烤箱通常需要花费一定的时间和力气，而自清洁功能只需按下按钮即可完成，非常方便。
其次，自清洁功能消除了对清洁剂的需求。
许多传统的清洁剂含有化学物质，对环境有一定的污染风险。
而自清洁烤箱则不需要使用任何清洁剂，减少了对环境的污染。
然而，使用烤箱自清洁功能也需要注意一些问题。
首先，由于清洁过程中产生的高温，可能会产生一定的空气污染物。
因此，在使用自清洁功能时，最好关闭其他房间的门窗以及烟囱，以防止污染物进入室内。
其次，自清洁涂层可能会在长时间使用后磨损，影响清洁效果。
因此，建议定期检查和更换烤箱的自洁涂层，以保持良好的清洁效果。
总之，烤箱自清洁功能通过高温烘烤和化学反应的方式，将食物残渣和油脂转化成灰烬，从而实现烤箱的自动清洁。
它节省了时间和精力，同时减少了对环境的污染。
但在使用时需注意空气污染物的处理和自洁涂层的定期检查。
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简单洗净。
耐候性、耐熱性、耐化学品性
与有机相比，无机的耐候性、耐热性、耐化学品性高,针对各种基材无机的无机的防污性能更
强。本公司的防污涂剂100％无机、加入白金超微粒子后更加提高其密着性、防静电效果、
耐化学品性。特别是可以防止ＮＯＸ，ＳＯＸ，排气和酸性雨混和后化学反应成硫酸、硝酸
特别是水滴接触角10度以下是表面基础处理和养生较花费时间。本公司的防静电玻璃涂膜的水滴接触角
为5度以下,只需简单的养生就可涂布。
（污物的种类）
1、由于带吸着污物
2、ＮＯＸ，ＳＯＸ，排气、花粉、煤烟、油污
3、由于紫外线而劣化退色
4、由于浸水而劣化生霉
璃涂剂为提高防静电机能,使用了ＳｎＯ２或ＡＴＯ等防静电材料,实现完全无机100％不让
污物附着、即使附着可简单脱落。与光触媒的污物附着后再分解的想法不同，我们考虑首先
加强防静电功能不让污物附着、即使附着也可简单除去,整体上提高了防污效果。
简单自洁
有机涂膜中水滴接触角70至80度时最容易污，而且表面硬度不高容易与污物一体化。对此，
氧化钛涂剂～10度～超亲水自洁、
光触媒分解
本项目～5度超亲水自洁
防静电
具有代表性的污染物质是石炭灰,使其附着基材后用喷水瓶喷水，根据水的接触角与灰炭染
除去性的关系，水滴接触角越小（即超亲水性）越不容易污染、而且容易脱落
汚染大
40
30
20
10
汚染小5
明度差
硅酮涂料、氟涂料
氧化钛涂料丙烯聚氨酯涂料
本项目产品
自洁涂料的自清洁应用的原理
污物不易附着防静电防污
超亲水、防污常温氧化硅涂膜剂
３种划时代机能
１、超亲水机能的自洁性
使用数种类的硅、根据超亲水性微粒子的Flanctal理论相乗的超亲水性、发现强力的自我洗
浄性。
2～15纳米
20～50纳米
基材…玻璃、ＰＣ、不锈钢、瓷砖
※Flanctal理论…根据表面微細的凹凸、亲水效果增强的理论。
中国、石炭灰和黄砂的污染严重、光触媒无法分解，所以最需求的是防静电机能。
3,抗菌机能
添加银粒子后长期发挥抗菌功能。再光照射不到、容易生霉的地方也有效果。
1,何谓超亲水？亲水与防水，哪种比较防污？
亲水性指:防水性指:
水滴接触角5～10度水滴接触角75～90度
塑料
基材表面滴落水滴，测定基材与水滴的接触角
凹凸严谨均一并排时为超防水、不均一并排时为超亲水。
使用数种类的氧化硅和单项纳米材料成功地作成50纳米以下的凹凸。由此形成与
光触媒无关、常时超亲水膜。
2,由于防静电机能使污物不易附着
超微粒子酸化錫（ＳｎＯ2）即ＡＴＯ含有许多自由电子、电流抵抗値低、（表面抵抗値～
10Ω8）不吸着空气中浮遊的微细的尘埃和粒子、使尘埃和排气烟灰不易附着。特别是
日本油脂Very Clean（Hybrid涂料）1020 406080 100120
涂膜的接触角
２、防水与亲水、哪种比较易除污?
一般使用的丙烯聚氨酯涂料的水滴接触角为70至80度、最容易污染，也是形成水痕的原因。
超防水的氟涂膜110度以上的水滴接触角时,具有污物不易附着的特征,但价格较贵。
针对以上问题、经过上面(见图)的实验可证实水滴接触角40度以下的为亲水不易黏着污物。
侵害基材的表面。
水滴接触角40度以下为亲水，10度以下为超亲水とする
水滴接触角70度以上～100度为防水，110度～180度を为超防水
涂料的种类水滴接触角特征
特氟隆110～115易除污
建材用氟树脂涂料100～105度易污
硅酮涂料100～105度易污
丙烯聚氨酯涂料85度易污
日本油脂Very Clean涂料30～40度不易汚
5、由于酸性雨和化学品而劣化退色
6、由于热度和氧化而劣化退色7、鸟粪和虫尸骸附着的污染
(防污対策)
1、防静电机能不让污物附着
2、硬膜,可简单除去污物
3、无机１００％で耐候性、防水性、耐化学品性強
4、加入防霉剂和抗菌剂
5、加入光触媒氧化钛分解污渍
6、强化基材的密着性、简单除去污物
防静电功能
玻璃、瓷砖等无机物贴付薄膜、塑料和有机涂膜涂后容易带电、吸着污物。本公司的常温玻