自洁玻璃

在玻璃表面上涂抹一层特殊的涂料后，使得灰尘或者污浊液体都难以附着在玻璃的表面

“易洁玻璃（Easy-clean glass）”，通常在商业上也被形象地称为“自洁玻璃（self-clean glass, 或者Auto-clean glass）”。它是泛指在玻璃表面上涂抹一层特殊的涂料后，使得灰尘或者污浊液体（包括含水，甚至含油的液体）都难以附着在玻璃的表面，或者比较容易地被水（或者雨水）冲洗掉，这样玻璃表面非常容易保持清洁，减少了清洁玻璃表面的麻烦，也可以节省日益匮乏的水资源。

基本特征

二个基本物理特征的现象表现相反，分别是：

a、疏水性（也叫“憎水性，英文：Hydrophobe）：是指一种物质（的分子）对水有强烈的排斥作用。水在疏水性物体的表面时则会形成一个很大的接触角而成水滴状。我们常见的荷叶就有这种效果。

b、亲水性（英文：Hydrophile）：是指亲水性指分子能够透过氢键和水分子形成短暂键结，使得水特别容易和亲水性的表面结合。我们常见的毛细管现象就是这种原理。

市面上用于玻璃和陶瓷表面的“易洁涂料”，或者“自洁涂料大致可以分成三类：

第一类：主要成分是硅酮（或硅有机树脂）或者其它油性的材料构成，涂在材料表面给人一种油滑的感觉，但是它并没有和材料表面的二氧化硅分子作用生成坚固的纳米薄膜，而只是填平了我们肉眼看不见的凹凸不平材料表面，使得材料表面光滑均匀，其优点是对水（但是不能对油）也有很强的排斥作用，缺点是附着性不佳，在不长的时间里（6-12个月），其排斥水的特性就会大幅度降低。

第二类：主要成分是二氧化钛（TiO2）。在玻璃上镀/涂一层二氧化钛薄膜后，由于二氧化钛在（紫外线）光能的作用下能够产生良好的光催化特性而具有超亲水性。利用这种超亲水特性（和金海豹涂料所具有的疏水特性相反），它使得很小的水滴会聚成大的水滴，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在其上的污渍能够容易的被水冲走，使玻璃具有易清洁的特性，因此特别适合用于户外建筑玻璃。其优点是价格便宜，缺点是必须有紫外线照射，而且附着性同样不佳。

第三类：主要成分是无机纳米硅材料，其特点是表面为超亲水涂层且防灰尘好，不依赖阳光照射，在完全无光环境下一样起作用，是二氧化钛型产品的升级版。

日本化学家发明一种可以自我清洁而且不结雾的玻璃。这种玻璃的表面具有“双重可湿性”，可以同时沾上水和油两种液体，所以，当玻璃上有水汽的时候便会在整个玻璃表面上扩散开来，而不会凝成水珠。此外，水在这种互谅互让上可以渗透到油性污物之中，将油污冲洗掉，从而能够具有很强的自净能力。有人做过这样的实验，在向玻璃喷水汽时，普通玻璃已经结满了雾珠而这种玻璃却依然可以透过文字和图片供人们阅读。

普通玻璃表面易产生静电，会吸收空气中的浮尘、汽车尾气，时间一长，极容易脏污，另外，当下雨时，通玻璃与水的接触角为30-40度，所以在玻璃表面很容易形成水珠，并且水珠不易滑落，在水珠干燥过程中，又极容易吸咐空气中的灰尘，干燥后形成水痕，天长日久，形成污垢。

自洁玻璃又称自净玻璃，属于生态环保型“绿色玻璃”，在平板玻璃表面涂覆一层透明的二氧化钛，光催化剂薄膜，就可制成自洁玻璃。当被称为光触媒的二氧化钛光催化剂薄膜遇到太阳光或荧光灯、紫外线照射时，在外界光的激发下会使附着在表面的有机物、污染物变为二氧化碳和水并自动消除。

物体原理

2010中国国际稀土资源及其新材料应用展览会获悉：稀土抛光材料、精密陶瓷材料、稀土掺杂纳米材料及其他复合稀土在玻璃行业的不断运用，使玻璃产品性能更好、质量更佳。最近发明的稀土掺杂纳米TiO2自清洁玻璃具有较高的可见光透过率，较高的有机物分解率，亲水性优异，具有玻璃膜层牢固，耐久性长，易后续加工等特点，产品自清洁等性能达到国际先进水平。

稀土作为玻璃行业的重要抛光和调节材料，与以往其他材料相比具有抛光速度快、光洁度高和使用寿命长的优点，而且能改变抛光质量和操作环境。而稀土纳米及其他复合新材料的发明，将促进玻璃行业快速发展及产品的升级换代。

纳米材料

自洁超亲水玻璃膜中含有一种具有光催化活性的纳米材料，它能吸收一定波长的光，产生自由电子和空穴，使膜表面吸咐的污染物发生氧化还原分解而除去并杀死表面微菌，达到自洁的目的，已有研究表明空气中有机物和氮化物等有害污染分子的除去，一般的室内光线就可以启动的自洁功能；而膜的超亲水性要归结于表面双亲区域的形成，当光照射在膜表面，表面膜中的桥氧键吸收能量发生断裂形成氧的空缺和低价金属离子，后者离解空缺周围的化学吸咐水而形成亲水区域，其它的表面区域则保持疏水状态，而水滴总大于（几个数量级）这些亲水区或疏水区，因此，水滴在经过一定时间光照后的膜表面会完全铺展开来，这种情况类似于二维毛细管现象。所以，从微观来说，膜表面存在亲水区和疏水区，而宏观上表现出超亲水性。超亲水自洁膜的具体功能原理分述如下：

光催化活性

污垢可以分为有机污垢和无机污垢，空气中漂浮有一定量的有机物，这些有机物会在物体的表面慢慢形成有机污垢，这种污渍雨水难以冲去，只有涮洗才可以除净。自洁超大型亲水膜组分中含具有光催化活性的纳米半导体材料，吸收一定波长的太阳称产生载流子使膜表面吸附水和氧分子形成羟基自由基和活性氧，它们具有非常强的氧化能力，能把表面吸附的有机物降解成二氧化碳和水，使玻璃具有自洁的功能或变得很容易擦洗。

自洁超亲水膜的抗雾能力也与具有光催化活性的物质有关，在光照下，氧化物光催化剂表面的部分桥氧键打开，使附近的吸附水发生离解形成羟基。这些羟基具有良好的亲水性，当水接触膜面就会完全润湿铺展，形成薄的透明水膜层，达到抗雾的目的。自洁超亲水膜中还具有良好的纳米亲水性物质，使膜更容易具有亲水性。

实验对比

根据权威部门的研究，中国建筑物玻璃面最大的污染源是粉尘污染，所以建筑玻璃防污首要的是防止灰尘粘附，右边的图表也证实了自洁玻璃将来的方向在超亲水防静电上。

主要用途

1、餐桌、家具玻璃。

2、浴室门窗、浴室淋浴间。

3、厨房门窗玻璃。

4、高楼帷幕墙。

5、汽车、游艇玻璃。

6、商业空间橱窗。

自洁玻璃的市场前景

1、国内市场需求预测

玻璃是当代民用、公用建筑、工业及交通，科研、医药等各个领域中不可缺少的重要材料之一。专家指出，尽快能够推出批量的自洁、憎水、憎油、亲水、防污染的高性能的自洁玻璃是当今世界各国玻璃商们竟相争研梦昧已求的事情。自洁玻璃因性能优越，可以广泛应用于高层建筑物的幕墙、窗玻璃和汽车玻璃等领域，产品市场极为看好。现已成为国际市场绿色环保玻璃热销的焦点。

我国的“纳米二氧化钛光催化玻璃”和“TiO2薄膜自洁净玻璃”不久将批量上市，这将大大推动我国二氧化钛光催化膜自洁玻璃产品的开发、研制推广应用的步伐，并成为了自洁玻璃销售市场的亮点。

另外，随着2008 年奥运会成功在北京举办及2010 年上海世博会的召开，这期间，北京、上海等相关周边城市各类建筑物宾馆的兴建，“自洁玻璃”等的绿色环保建材的需求量将会每年以10%的增幅上升，国内自洁玻璃市场将会一路看好，前景十分广阔。

2.国际市场需求预测

在国际上，英国皮尔金顿玻璃集团公司、日本旭硝子公司、日本东陶机器株式会社等将先后研制成功的“自洁玻璃” (亲水玻璃、憎水玻璃、憎油玻璃、防污染玻璃及杀菌玻璃) ，并正批量推向市场。据悉，这种二氧化钛光催化自洁玻璃，尤其是功能各异的亲水、憎水、憎油、防污染的各类“自洁玻璃”，正从公共建筑走向住宅建筑。从外层门窗走入家庭的厨房、卫生间，其应用范围日益扩大。其需求及发展空间潜力巨大。

另外，英国皮尔金顿玻璃公司在平板玻璃表面镀制二氧化钛及其它含量的膜层，开发出半永久性、不需专门冲洗的“自洁”、“防污”玻璃已开始上市出售。现已在澳大利亚及北美等地区推广使用，并已开始在欧洲及其它各国和美国玻璃市场上公开批量销售。据介绍，虽然这种高性能自洁、防污玻璃的价格比该公司其它普通玻璃约贵15%～20%，但因其具有自洁、防污不需要专门清洗及保养作业。为此，该公司预测，在欧美的住宅及公共建筑的幕墙玻璃都将会选用这种玻璃。他们对其市场充满了信心，并估计每年该公司将会有上亿美元的大市场去抢占。

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