آمفیفیلیک TiO2 ، نانو تکنولوژی در شیشه،ویژگی ها

مولکول آمفیفیلیک دارای یک سر قطبی (آب دوست)و یک سر غیرقطبی (روغن دوست)است. سر قطبی آن در آب حل شده و سر غیر قطبی آن در آب نامحلول است. هنگامی که این مولکول ها بر روی سطح قرار داشته باشند منجر به کاهش انرژی چسبندگی و متعاقب آن کاهش کشش سطحی می شوند. در واقع این مولکول ها فعال کننده ی سطح بوده و با نام سورفکتانت نیز شناخه می شوند. همچنین برخی مواد هم چون TiO₂ تحت شرایط ویژه آمفیفیلیک هستند. برای مثال در تصویر زیر سطح یک شیشه که پوشش TiO₂ دارد نشان داده شده است. 

وقتی TiO₂ تحت تابش فرابنفش قرار بگیرد، قدرت اکسایش بسیار قوی در سطح تولید می شود و اکثر ترکیبات آلی جذب شده بر روی سطح می توانند تجزیه شوند.

TiO₂  + اشعه فرابنفش  =  TiO  یا  Ti₂O₃  

بر اساس واکنش بالا مواد مختلف پوشیده شده با TiO₂ می توانند ترکیبات حاوی مواد آلی جذب شده روی سطح را تحت اشعه فرابنفش موجود در نور خورشید، تجزیه کنند. با این روش، خاصیت تمیزکنندگی و ضد باکتری بودن مصالح بدون استفاده از هیچ ماده شیمیایی و یا مصرف عنصری، اما با استفاده از نور خورشید و آب باران به صورت چرخه تجدیدپذیر ایجاد می گردد. 

از کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت ساخت شیشه می توان به محصولاتی مانند شیشه های خودتمیز شونده، شیشه های کنترل کننده انرژی و شیشه های محافظ در برابر آتش اشاره کرد. در ساخت شیشه های خود تمیز شونده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم استفاده می شود. این شیشه ها دارای خاصیت ضدلک و ضدعفونی کنندگی هستند. ساخت شیشه‌های خود تمیزشونده که حتی مشکل تمیزکاری پنجره‌ها بخصوص در ساختمان‌های بلند را از میان برمی‌دارد، با کمک فناوری نانو حاصل شده است. شیشه های محافظ در برابر آتش از طریق قرار دادن یک لایه شفاف محتوی نانوذرات سیلیس در میان دو صفحه شیشه ای ساخته می-شوند. شیشه های کنترل کننده انرژی سبب کاهش عبور امواج ماورای بنفش و مادون قرمز، و تنظیم عبور نور مرئی و هم چنین جلوگیری از اتلاف انرژی در بخش‌های مختلف و استفاده بهینه انرژی در ساختمان شده است. از طرفی به حفظ و نگهداری ساختمان برای مدت طولانی، و همچنین مقاوم‌سازی آن، حتی در برابر حوادث غیرمترقبه کمک بسیاری می کند. عامل کثیفی و لک بر روی شیشه فرورفتگیهای میکروسکوپی در سطح شیشه و نشست ذرات گردوغبار و ترکیب آنها با آب و چربیها می باشد. ماده نانوئی دی اکسید تیتانیوم با قرار گرفتن بر روی سطح شیشه، باعث پوشش فرورفتگی ها شده و سطح شیشه کاملاً مسطح می گردد. از اینرو مانع از کثیف و خیس شدن سطح می شود و در نتیجه با یک بار بارش باران و یا آب ریختن بر روی سطح تمامی کثیفی آن از بین می رود.

نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم

نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم عضوی از خانواده بزرگ نانو ذرات هستند به سبب ایجاد خاصیت خود تمیز کنندگی برای سطوح، از ابتدای شکل‌گیری فناوری نانو، مورد توجه ویژه واقع شده‌اند. از این نوع فوتو کاتالیست می‌توان برای ساخت شیشه‌ها و آجرها ی خود تمیز کن در نمای ساختمان‌ها استفاده کرد. علاوه بر این با پوشش دهی نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم بر زیر لایه‌های مناسب، می‌توان فیلترهای کار آمدی برای از بین بردن بو، تصفیه هوا و آب و فاضلاب ساخت. پوشش‌هایی از ماده دی اکسید تیتانیوم را با استفاده از روش‌های گوناگون، بر روی شیشه لایه نشانی می‌کنند. این پوشش با توجه به خاصیت نیمه هادی اکسیدی دی اکسید تیتانیوم طی دو مکانیزم باعث به وجود آمدن دو خاصیت می‌شود. زمانی که پوشش دی اکسیدتیتانیوم بر روی شیشه‌ها در معرض تابش UV (که بخش اعظم نور خورشید را تشکیل می‌دهد)قرار می‌گیرد، آلودگی‌هایی مانند گرد و غبار و ذرات همراه باران را که به مرور زمان بر روی شیشه باعث آلوده شدن و عدم دید خوب می‌شود، تجزیه می‌کند.

 نحوه عملکرد پوشش انو ذرات دی اکسید تیتانیوم بر روی شیشه

انوذرات دی اکسیدتیتانیوم، عضوی از خانواده بزرگ نانوذرات هستند که به سبب ایجاد خاصیت خودتمیزکنندگی برای سطوح، از ابتدای شکل گیری فناوری نانو، مورد توجه ویژه واقع شده اند. از این نوع فوتوکاتالیست می توان برای ساخت شیشه ها و آجرهای خود تمیز شونده در نمای ساختمان ها استفاده کرد. علاوه بر این با پوشش دهی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر زیرلایه های مناسب، می توان فیلترهای کارآمدی برای از بین برندن بو، تصفیه هوا و آب و فاضلاب ساخت.پوشش هایی از ماده دی اکسیدتیتانیوم را با استفاده از روش های گوناگون، بر روی شیشه لایه نشانی می کنند. این پوشش با توجه به خاصیت نیمه هادی اکسیدی دی اکسیدتیتانیوم طی دو مکانیزم متفاوت باعث به وجود آمدن دو خاصیت به شرح زیر می شود. زمانی که پوشش دی اکسیدتیتانیوم بر روی شیشه ها در معرض تابش UV (که بخش اعظم نور خورشید را تشکیل می دهد)قرار می گیرد، آلودگی هایی مانند گرد و غبار و ذرات همراه باران را که به مرور زمان بر روی شیشه باعث آلوده شدن و عدم دید خوب می شود، تجزیه می کند. خاصیت دومی که این پوشش به شیشه می دهد خاصیت آب دوستی است به این ترتیب که آلودگی های تجزیه شده هیدروکربن های آلی بر روی شیشه، بر اثر بارش باران یا آبی که به صورت مصنوعی بر روی شیشه ریخته می شود، به صورت ورقه ای پایین می آید.

ویژگی ها

• پس زدن آب و روغن از روی شیشه
• عدم چسبیدن آلودگی و کثیفی بر روی شیشه
• پاک شدن گل و لای بوسیله آب باران
• عدم رسوب گرفتن شیشه
• ممانعت از خوردگی
• افزایش استحکام و مقاومت شیشه در برابر خش افتادگی
• جلوگیری از تشکیل اثر انگشت روی شیشه
• روشن تر و شفاف تر شدن شیشه تا 20%
• یکنواخت تر شدن سطح شیشه تا 30%
• افزایش دید از طریق شیشه در شرایط بد آب و هوایی
• تمیز باقی ماندن شیشه تا مدت زمان طولانی
• ضد انعکاس

دیگر ویژگی های شیشه های پوشش داده شده با نانو اکسید تیتانیوم:

• بدون هیچ گونه تغییر رنگ و کشیدن لایه ای بر روی سطح شیشه (بر خلاف رزین ها)با سطح شیشه واکنش می دهد و سطحی کاملا صیقلی را شکل می دهد. (آنتی استاتیک : عدم جذب گرد و غبار)
• خاصیت خود تمیز شوندگی: به دلیل عدم جذب آلاینده ها بر روی سطح شیشه؛ با وزش باد و بارش باران شیشه تمیز می شود.
• عدم رسوب گرفتن سطح شیشه در استخر ها و سرویس های بهداشتی.
• شفاف باقی ماندن سطح شیشه برای مدت طولانی
  
• افزایش مقاومت شیشه در برابر سایش و خوردگی(برای شیشه های ساختمان و خودرو ها)
• اجرای آسان محلول بر روی سطح شیشه
• کاملا مقرون به صرفه برا مصارف خانگی و صنعتی و پیمانکاری.
• در صورت لازم افزودن خاصیت فتوکاتالیستی به محلول(تمیز شدن شیشه در زیر نور آفتاب)