納米自潔玻璃-清洗玻璃時代的革命1自清潔玻璃概述11自清潔玻璃定義自清潔玻璃是指普通玻璃在經過通過特殊的物理或化學方法處理后，使其表面產生獨特的物理特性，從而使玻璃不再通過傳統的人工擦洗方法而達到清潔效果的玻璃。目前，從方法上區分自清潔玻璃有以下兩類：超親水自清潔玻璃超疏水自清潔玻璃111超親水自清潔玻璃超親水自清潔玻璃在玻璃制備出超親水性光催化tio2薄膜。該光催化薄膜具有兩大特性。1、超親水性能：使材料表面對水具有超親和作用，使水的液滴在玻璃材料表面上的接觸角趨于零，因此，當水接觸到材料時，迅速在其表面鋪展，形成均勻的水膜，表現出超親水的性質，通過均勻水膜的重力下落帶走污漬，通過該方式將可以去處大部分有機或無機污漬。2、光催化分解有機物能力：通過光催化反應，該tio2薄膜將有能力分解各類有機物，通過該特性可以有效去處殘余的頑固有機污漬并有殺滅粘附于表面的病菌效果。目前，該方式已經成為自清潔玻璃的開發和生產的基本方向。112超疏水自清潔玻璃超疏水自清潔玻璃：利用超疏水技術使得玻璃表面產生超疏水和超疏油的特殊表面，從而，使得親水性污漬和親油性污漬無法粘附于玻璃表面，從而保證了玻璃的自清潔。該方法特點：效果明顯。但是由于該方法的時效性差，無法保證玻璃產品作為耐用消費品的長期使用壽命，從而無法保證真正意義上的自清潔效果。該方法已經被玻璃行業放棄。以下論述，均以超親水自清潔玻璃為主展開。113超親水自清潔玻璃的幾種方式：超親水自清潔玻璃發展到目前為止主要有以下方式：a化學氣相沉積（cvd）法b磁控濺射法c溶膠凝膠高溫燒結的方法d常溫固化超親水自清潔玻璃就目前產品開發和市場調研情況看：化學氣相沉積（cvd）法、磁控濺射法和溶膠凝膠高溫燒結的方法等，由于技術局限、成本因素等問題均未得到市場的充分認可。而常溫固化由于其工藝簡單、成本低廉、性能和效果好，已經得到中國玻璃界的權威耀華玻璃、洛陽玻璃、深南玻等廠家的有關技術專家和權威人事的認可，得到了非常積極的評價，該項技術已經成功地運用到了國家標志性工程國家大劇院。并得到了國家大劇院相關各方的一致好評。2超親水自清潔玻璃的由來和發展21超親水自清潔玻璃的理論由來：自20世紀70年代以來，日本東京大學的藤島昭(fujishima)、橋本和仁(hashimoto)等人的研究發現，在微弱光下即在太陽光（紫外光強度約為1mwcm-2）或在日光燈(紫外光強度約為0.2mwcm-2)照射下，tio2吸收近紫外光后，光生電子和空穴分別使tio2表面吸附的氧還原和水氧化，生成o-2和oh活性基因，這些活性基因足以使玻璃表面的有機污物、微生物和細菌分解為co2和h2o等簡單無機物。與此同時，藤島昭等人在研究中還發現tio薄膜經微弱光照射后，ti02表面具有兩親性即超親水性和光催化活性，如果遮斷光源，這種兩項特性在黑暗中仍能保持一段時間。tio2光催化材料的應用已被稱為一場“光清潔革命”。正是基于該項理論，各國玻璃行業廠家和研究機構的利用各種方法力圖實現在玻璃上進行tio2光催化材料的涂附，以期得到具有超親水的tio2光催化材料薄膜，開發出有實用價值的自清潔玻璃。22超親水型tio2光催化材料研究進一步研究發現tio2光催化材料在通常狀態下有三種晶型形態：銳鈦礦晶型、金紅石晶型和板鈦礦晶型，其中銳鈦礦晶型有最強的超親水特性和光催化活性；金紅石晶型基本沒有超親水特性和光催化活性，而大多數的tio2材料是以該狀態存在；板鈦礦晶型僅有微弱的超親水特性和光催化活性。研究中還發現tio2光催化材料的超親水特性和光催化活性和該材料的比表面積成正比。因而如何開發出高比表面積，和高超親水特性和光催化活性的銳鈦礦晶型的tio2光催化材料并將改材料穩定涂覆玻璃表面是開發自清潔玻璃的技術關鍵。23自清潔技術研究狀況在基礎研究方面，目前，世界上發達國家均有知名公司在專門從事自清潔玻璃的研究開發和制作，如英國pilkingtonactiv公司、日本toto公司、美國ppg公司、德國gea公司、vta公司、uic公司等。2000-2004年，共發表相關文章4097996篇。在應用開發方面，日本率先展開開發推廣應用tio2光催化自清潔玻璃，英國皮爾金頓公司、美國ppg公司的玻璃商也看好這一產品的開發、加工、生產及推廣應用的大市場。英國皮爾金頓玻璃公司在開發應用tio2光催化自潔凈玻璃方面已走在歐、美玻璃商的前列，并在2002年底之前把該產品推廣到歐洲及其他國家和美國玻璃市場，進行公開批量銷售。并已在北美、歐洲、大洋洲的澳大利亞、亞洲的日本等地區及國家推出，即將形成新的大市場，絕不容忽視。北美皮爾金頓公司在2002年年底推出自己的自清潔玻璃窗，這種玻璃窗利用太陽光中的紫外線分解塵粒中的有機物，再讓雨水沖去。即使用水洗，這種玻璃窗也不會留下水痕。但是由于成本和效果問題，該自清潔玻璃窗未能得到大規模推廣。為了促進自清潔、光催化技術及其產品的共同發展，2000年10月，以toto為首組織了以此為題的論壇，目的就是制定光催化產品的相關指標及檢測標準，將光催化技術及其一系列產品迅速推向市場，為人類的環保工作做出貢獻。由此可見，自清潔玻璃的開發和應用已經得到各國玻璃行業的專業廠家極大關注，并且投入大量的研究和應用開發，但是，由于產品的性能和成本問題，使得前期的自清潔玻璃均未突破技術瓶頸，制約了自清潔玻璃的快速發展，未能滿足所對應的巨大的市場需求。3國內外自清潔玻璃的技術狀況31采用化學氣相沉積（cvd）方法采用這種方法的企業主要有英國pilkington、美國ppg公司、美國afg公司和日本旭硝子公司。即通過化學汽相沉積（cvd）方法將tio沉積到潔凈玻璃的表面，沉積結果往往為三種tio晶型共存在沉積在一起，該自清潔玻璃具有特點：a銳鈦礦型tio晶型的含量極低,僅僅具有很有限的超親水和光催化功能。b應用cvd方法生產自清潔玻璃成本很高。c應用該方法生產的自清潔玻璃將使玻璃本身的透射率大大降低（約降低10%）。d為非納米材料，比表面積很低，使得性能和效率較低。e為彌補性能低下的缺陷，cvd方法將通過增加膜厚方式來提高性能。由于有效成份銳鈦tio晶型的含量極低，親水性和光催化性難以保證，加上透射率降低以及生產成本較高等負面因素。因而，該產品市場上有過推廣，但是因為性能，價格和成本因素，市場反饋效果極差。玻璃行業專家評價，英國pilkington生產的自清潔玻璃的性能對比不明顯。市場售價6mm白玻260元/平方米，8mm白玻320元/平方米，成本高，市場難以接受。32磁控濺射方法利用現有的玻璃生產的磁控濺射鍍膜設備，通過將金屬鈦濺射到玻璃表面，在玻璃表面自然氧化生成tio的薄膜，使得玻璃表面具有一定的親水性，來達到自清潔效果。由于磁控濺射技術限制，玻璃表面生成的tio薄膜為無定型的tio薄膜。這樣，所得到自清潔玻璃具有如下特點：a玻璃表面的親水性及自清潔性能極其有限。b磁控濺射的成本高額昂。因而，該技術具有很大的局限性，市場反饋效果差。實際上，該技術沒有得到推廣，采用該技術的代表廠家有中國三峽新材公司，目前該公司已經放棄了使用該方法生產自清潔玻璃。33溶膠提拉+高溫燒結技術即將tio制成溶膠，再將玻璃放入該溶膠中浸潤提拉的方式得到處理過的玻璃，再將該玻璃再高溫燒結爐中燒結550。c，3-4h完成金紅石晶型向銳鈦礦晶型的轉化。該方法存在缺陷：a通過高溫燒結，成本高，不利于規模化生產。b金紅石晶型向銳鈦礦晶型的轉化存在轉化效率問題,自清潔效果有限。c有彩虹現象。d使得玻璃的透光率降低15-20%。因此，該技術從投放市場以來一直未得到積極反響。采用該技術的代表廠家有三峽新材公司，長春新世紀公司，代表工程有長春長江路步行街采光頂5700平米，市場反應一般，沒有持續工程和市場拓展。4中科納米的常溫固化納米自清潔玻璃的技術優勢4.1關鍵技術及創新點論述中科納米公司的科研人員通過近七年的潛心研究，利用特種納米技術生產出光催化，和親水性極高活性并且性能穩定的納米tio2薄膜材料，并且經過常溫常壓下涂覆的工藝，生產出納米自清潔玻璃，該技術生產出的納米自清潔玻璃克服了以上各種技術所帶來的缺陷，真正意義上實現了在保持玻璃表面原貌的情況下，達到玻璃的高效自清潔和光催化效果。42項目的技術成熟性和項目產品可靠性論述421納米自清潔玻璃產品完成測試422完成了常溫常壓下自清潔玻璃涂覆工藝的摸索及效果評價。4221特種規格，超大板面玻璃自清潔制作同玻璃的深加工工藝結合，完成超大版面自清潔玻璃的制作，完成工程國家大劇院6000平米。單片規格2000mmx4500mm，總面積逾百平米超大規格的汽車展示廳項目。4222自清潔玻璃的效果評價完成了自然狀態下的效果評價，效果良好，該效果已經被國家大劇院正式采納為國家大劇院的清洗方案。423我方技術優勢和化學汽相沉積，磁控濺射，溶膠提拉高溫燒結不同，我方技術具有如下優勢：4231工藝簡單，成本極低采用了常溫常壓噴涂的方式，工藝極其簡單，也就降低了該技術的應用門檻。使得納米自清潔玻璃成本降得極低，保證了市場接受能力，和生產廠家足夠得利潤空間。4232效果明顯由于采用了的固含量tio2材料為完全的銳鈦礦晶型tio2,這樣就保證了極佳的納米自清潔性能和光催化性能。比較數據表明：（1）表征超親水性能采用玻璃與水的接觸角，一般玻璃與水的接觸角為30左右，而中科納米自清潔玻璃的接觸角為6.5,pilkington的自清潔玻璃的接觸角為17，中科納米自清潔玻璃的親水性遠遠好于pilkington的產品，真真達到了超親水效果；（2）表征光催化分解有機物的光催化活性：中科納米自清潔玻璃是pilkington自清潔玻璃的16倍。中科納米產品已經可以達到實用要求。4233具有增透效果以往的自清潔玻璃往往使得玻璃的透射率大大降低（降低幅度達10左右），而我方的自清潔玻璃卻能夠使得自清潔玻璃的透射率提高1-2%，這是我方獨有的特性，該特性將極大地提高用戶對自清潔玻璃本身的信賴。4234克服了彩虹現象彩虹現象是tio2薄膜在玻璃表面產生的干涉現象造成。彩虹現象是制約納米自清潔玻璃發展的一個重要因素。先期的技術生產的自清潔玻璃都或多或少的帶有彩虹現象，彩虹現象破壞了玻璃原有的表觀視覺裝飾效果，為最終消費者難以接受.因而，該現象也就極大地限制相應的產品的市場準入。中科納米公司生產的納米自清潔玻璃在該方面得到了完全的突破，為相應的自清潔玻璃進入市場提供了最基本保證。4235超常的使用壽命該自清潔玻璃實際那人工老化測試已經超過2000小時，這將意味著，該自清潔玻璃的實際使用壽命將可超過10年，將可以完全滿足玻璃行業的實際需要。4236實現在線自清潔玻璃的加