شیشه های خود تمیز شونده ساخته شد

شیشه های خود تمیز شونده ساخته شد
در واقع، ایده طراحی و ساخت شیشه برای خود تمیز شوندگی ایده جدیدی نیست. سال هاست که استفاده از شیشه های خود تمیز شونده برای اولین بار در زمینه های مختلف مورد توجه قرار گرفته است.

در حال حاضر تولید شیشه های خود تمیز شونده در دنیا به تولید صنعتی رسیده است اما آنچه در این طرح ایرانی مد نظر است تغییر روند تولید شیشه با این قابلیت است.
ویژگی های شیشه های خود تمیز شونده که امروزه در بسیاری از صنایع مختلف از جمله خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرند دائمی نبوده و به مرور زمان از بین می روند البته اساس همه این شیشه ها استفاده از نانوذرات اکسید تیتانیوم است اما متفاوت است.
با مریم حسینی زری از اعضای هیات علمی پژوهشکده علوم و فناوری رنگ در خصوص ویژگی ها، ویژگی ها و کاربرد شیشه ایرانی برای خود تمیز شوندگی گفتگویی داشته ایم که شما را به خواندن آن دعوت می کنیم.
این شیشه ها چه تفاوتی با دیگر عینک های خود تمیز شونده دارند؟
در فرآیند ساخت این شیشه ها معمولا از پایه رزینی استفاده می شود. رزین به عنوان یک چسب عمل می کند و باعث می شود که نانوذرات به سطح شیشه بچسبند.

پایه رزینی مانند لاکی عمل می کند که روی سطح ناخن قرار می گیرد و پس از مدتی در اثر ساییدگی از بین می رود. در این طرح جدید، فرآیند شیشه‌سازی را طوری طراحی کرده‌ایم که نانوذرات روی سطح شیشه‌ای مانند لعاب به نظر می‌رسند. بنابراین لازم است لیوان را در فر قرار دهید. به این ترتیب نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به سطح شیشه نفوذ کرده و یک پوشش دائمی روی سطح شیشه ایجاد می شود.
آیا مواد به کار رفته در تولید این نوع شیشه مشابه شیشه های دیگر خودتمیزشونده است و تنها تفاوت آنها را می توان در فرآیند تولید خلاصه کرد؟
آره. در واقع نحوه چسبیدن نانوذرات به شیشه متفاوت است. البته ترکیب نانوذرات نیز کمی متفاوت است. هنگامی که نانوذرات به اصطلاح دی اکسید تیتانیوم با عناصر دیگر مخلوط می شوند، توانایی خود تمیز شوندگی بیشتری دارند، به عبارت دیگر، فعالیت فوتوکاتالیستی این ذرات افزایش می یابد. پس می توان گفت علاوه بر فرآیند تولید، ترکیب نانوذرات نیز تا حدودی تغییر کرده است.
همگام سازی به چه معناست؟
هیچ کلمه فارسی وجود ندارد که بتواند معادل خوبی برای این کلمه باشد. همگام سازی یعنی افزودن مطالب بسیار کمی به مطالب اصلی که اساسا قابل ردیابی نیست. این ماده ناچیز برخی از خواص ماده خام را افزایش می دهد، اما مقدار آن برای نشان دادن در آنالیزها کافی نیست.
چه چیزی باعث می شود این شیشه ها خود تمیز شوند؟
فرآیند فوتوکاتالیستی نقش عمده ای در خود تمیز کردن شیشه ایفا می کند. این بدان معناست که می توان به جای نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از ترکیبات دیگری با قابلیت فوتوکاتالیستی استفاده کرد. به عنوان مثال، اکسید روی ممکن است جایگزین خوبی برای نانوذرات تیتانیوم باشد، اما نتایج بهتری در بین مواد مختلف نانوذرات انعطاف پذیر دارد.
ایا فرآیند فوتوکاتالیستی منجر به انحلال آلاینده ها می شود؟
نه. این فرآیند یک پایه فیزیکی دارد. یک الکترون از یک سطح انرژی به سطح دیگر منتقل می شود.این تبادل الکترون ها در سطح که به دلیل تابش اشعه ماوراء بنفش خورشید به عنوان نیمه هادی عمل می کند باعث تمایل شدید ماده به اکسید شدن در سطح شیشه می شود. این فرآیند تمایل به اکسید شدن مواد را افزایش می دهد.
چربی ها معمولاً مواد آلی هستند و با اکسیداسیون به آب و دی اکسید کربن که مواد طبیعی هستند تجزیه می شوند.
یعنی تجزیه چربی ها هیچ ماده سمی تولید نمی کند. فرآیند فوتوکاتالیستی نه تنها چربی را از سطح شیشه پاک می کند، بلکه چسب، رزین یا هر ماده آلی دیگری را که روی سطح شیشه وجود دارد تجزیه می کند.

بنابراین، اگر نانوذرات تیتانیوم را با چسب روی سطح شیشه قرار دهید، فرآیند فوتوکاتالیستی می‌تواند رزین و موادی که باعث ته نشین شدن نانوذرات روی سطح شیشه می‌شوند را نیز حذف کند. یعنی فقط خراش دادن سطح شیشه تغییری در ساختار آن ایجاد نمی کند.
بنابراین برای اینکه سطح به طور دائمی خود تمیز شوند باید تدابیری اندیشیده شود که نانو دی اکسید تیتانیوم به کمک یک ماده آلی یا پلیمری روی سطح شیشه ته نشین نشود بلکه به سطح شیشه نفوذ کند. این طرح جدید است و به گفته داوری که این طرح را ارزیابی کرده است، نمونه مشابهی در سراسر جهان به ثبت نرسیده است.

این تغییرات بر زاویه خیس شدن آب نیز تأثیر می گذارد. رد قطرات آب پس از خشک شدن سطح شیشه روی شیشه معمولی باقی می ماند. اما اگر زاویه تماس قطره آب با سطح شیشه صفر باشد به این معنی است که سطح شیشه بسیار آبدوست است، آب به سطح شیشه نمی چسبد بلکه جریان دارد. به این ترتیب نه تنها اثری از آب روی سطح شیشه باقی نمی ماند، بلکه قطرات آب می توانند با حرکت روی سطح شیشه، گرد و غبار احتمالی را بشوید.
آیا عوامل محیطی می تواند بر خواص این شیشه ها تأثیر بگذارد؟
بستگی به این دارد که آیا نانوتیتان ها همگام هستند یا خیر. اگر آب بندی نشود، شیشه برای حذف آلودگی ها به خوبی عمل نمی کند. شیشه هایی که فقط در حال تمیز کردن هستند باید برای مدت زمان مناسب در معرض نور خورشید قرار بگیرند.

این عینک ها به اشعه فرابنفش خورشید نیاز دارند. برای شارژ این شیشه ها می توان از لامپ های UV نیز استفاده کرد. زیرا شیشه باید به عنوان یک نیمه رسانا عمل کند تا خود تمیز شود.
آیا این بدان معناست که شیشه در معرض نور خورشید خود را تمیز می کند؟
بله دقیقا. این عینک باید مانند باتری با نور خورشید شارژ شود. در غیر این صورت اصلا توانایی تمیز کردن خود را ندارد. شیشه های جدیدتر از نانوتیتان های پوشش داده شده با عناصر دیگر استفاده می کنند که نقش مهمی در بهبود خواص این شیشه ها دارد که در این صورت دیگر نیازی به UV برای پر کردن شیشه نیست.
شیشه معمولاً در چه فرآیندی به شیشه خود تمیز شونده تبدیل می شود؟
در فاز اصلی تولید شیشه خود تمیز شونده، ابتدا باید نانو دی اکسید تیتانیوم با سایر عناصر مخلوط شود تا فرآیند فوتوکاتالیستی با قدرت بیشتری بر روی سطح شیشه انجام شود. پس از سنتز نانوذرات، این ذرات باید به عنوان پوشش روی سطح شیشه ای قرار گیرند. تجربه نشان می دهد که بهترین راه برای انجام این کار غوطه وری است. برای این کار محلولی از نانو دی اکسید تیتانیوم تهیه و شیشه را در آن غوطه ور می کنند. البته برای قرار دادن این پوشش روی سطح شیشه ای نیز می توان از روش چاپ استفاده کرد.
آیا این روش ماندگاری خواص و ویژگی های شیشه را محدود می کند؟
نه. در واقع پس از این فرآیند وقتی شیشه خشک می شود در کوره قرار می گیرد و مرحله انجماد را طی می کند و در اثر گرما دی اکسید تیتانیوم به سطح شیشه نفوذ می کند.
آیا تغییر در روند تولید بر قیمت نهایی شیشه تاثیر می گذارد؟
با این حال، کوره دمای بالایی دارد و فرآیند پوشش می تواند کمی طولانی تر از شیشه ای باشد که در آن رزین برای پوشش استفاده می شود. هزینه سوخت باید برای دمای کوره پرداخت شود، اما این تاثیر زیادی روی قیمت ندارد. شیشه های خود تمیز شونده گرانتر از شیشه های معمولی هستند. اگر نانو تیتانیوم در کشور تولید کنیم هزینه تولید این شیشه ها کمتر می شود.
در چه مناطقی می توان از شیشه های خود تمیز شونده استفاده کرد؟
هیچ محدودیتی برای استفاده از این عینک وجود ندارد. این عینک ها دید را محدود نمی کنند و می توانند به عنوان یک مانع بخار عمل کنند. این شیشه ها نه تنها تمیز هستند بلکه خاصیت آنتی باکتریال نیز دارند. باکتری ها همچنین دارای ترکیبات آلی هستند، بنابراین با فرآیند فوتوکاتالیستی از بین می روند.

این ویژگی باعث می شود شیشه خود تمیز شونده مفیدتر باشد. با توجه به اهمیت استفاده از تجهیزات آنتی باکتریال در موزه ها برای جلوگیری از تأثیر باکتری بر اشیاء قدیمی، به نظر می رسد که این عینک ها در موزه ها نیز قابل استفاده باشد، اما به طور کلی ساختمان ها و اتومبیل ها یکی از مهمترین زمینه های کاربرد این عینک ها هستند.

منبع: konjkav.com