仿生自清潔玻璃的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種仿生自清潔玻璃的制備方法，特別涉及一種具有微納結(jié)構(gòu)和超疏水性能的仿生自清潔玻璃制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃是建筑業(yè)中必不可少的材料，但是隨著樓房高度記錄的不斷刷新，玻璃窗戶或者玻璃幕墻保持清潔已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的問題。為了保持良好的形象，被稱為“蜘蛛人”的高樓清潔工的出現(xiàn)已經(jīng)各大城市的一道風(fēng)景線，但是與此同時(shí)這種職業(yè)背后的安全問題牽動(dòng)了各方的神經(jīng)。因此，從玻璃自身材料角度出發(fā)，找到一種良好的解決方法對(duì)于現(xiàn)代都市的發(fā)展很重要、很迫切。
[0003]自清潔這個(gè)概念來源于荷葉的“自清潔效應(yīng)”，即荷葉通過表面特殊微納結(jié)構(gòu)和生物蠟的存在現(xiàn)實(shí)不沾灰塵，保持表面清潔的效果。特殊潤(rùn)濕性表面研究表明，實(shí)現(xiàn)材料表面自清潔有兩種途徑:超親水和超疏水。在這兩種途徑中，超疏水表面由于表面能較低，可以降低灰塵等污染物的附著，因此一種很好的途徑。
[0004]近年來，自清潔玻璃相關(guān)發(fā)明專利申請(qǐng)較多。其中，具有親水性和光催化作用(降解有機(jī)污染)的二氧化鈦薄膜、涂層是實(shí)現(xiàn)玻璃自清潔的主要途徑，但是存在幾個(gè)問題:a)鈦、二氧化鈦原料昂貴，所獲得自清潔玻璃成本較高，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；b)如果選擇二氧化鈦超親水玻璃，需要雨水的幫助才能有效地實(shí)現(xiàn)自清潔；c)如果選擇二氧化鈦超疏水玻璃，又存在二氧化鈦對(duì)有機(jī)修飾物的降解問題。除了二氧化鈦之外，二氧化硅、有機(jī)硅烷薄膜、涂層也是自清潔玻璃常用材料，然而作為自清潔表面基本特征之一的表面仿生微納結(jié)構(gòu)制備卻常常被回避，到目前為止在技術(shù)上仍然沒有進(jìn)展。比如，二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵅Ａе苽浞椒ê图夹g(shù)主要有:二氧化鈦溶膠提拉、噴涂和涂覆的方法，但存在溶膠與玻璃基片結(jié)合的問題(有機(jī)物粘結(jié)和二氧化鈦光催化降解自相矛盾)；磁控激射、化學(xué)氣相沉積和真空蒸鍍等技術(shù)基本不存在結(jié)合力的問題，但是只能制備納米或者微米一種結(jié)構(gòu)。因此，利用廉價(jià)的原料和合適的方法構(gòu)建仿生微納結(jié)構(gòu)薄膜或者涂層，從而實(shí)現(xiàn)超疏水玻璃的制備，對(duì)于自清潔玻璃實(shí)現(xiàn)有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是在于提供一種仿生自清潔玻璃的制備方法。
[0006]本發(fā)明所述一種仿生自清潔玻璃的制備方法包括磁控濺射鍍膜、陽極氧化和低表面能有機(jī)分子修飾三個(gè)步驟，其中磁控濺射鍍膜和陽極氧化過程用于制備仿生微納氧化鋁結(jié)構(gòu)薄膜，低表面能有機(jī)分子修飾用于獲取低表面能。
[0007]一種仿生自清潔玻璃的制備方法，其特征在于首先將玻璃放入乙醇中進(jìn)行超聲清洗，然后放入磁控濺射設(shè)備中以鋁靶為原料鍍微晶鋁膜，接著在草酸溶液體系的電解槽中進(jìn)行陽極氧化，最后放入含有有機(jī)硅烷或含氟硅烷低表面能有機(jī)分子溶液中進(jìn)行表面修飾，加熱干燥后獲得氧化鋁仿生自清潔玻璃。
[0008]本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、不同于常見的氧化鈦、氧化硅和氧化錫薄膜，本發(fā)明所用薄膜為氧化鋁薄膜；
2、在玻璃基片上，通過磁控濺射和陽極氧化技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)仿生微納結(jié)構(gòu)氧化鋁薄膜的制備；
3、低表面能有機(jī)分子修飾后氧化鋁薄膜具有超疏水性能，因此所獲的玻璃為具有超疏水性能的氧化鋁自清潔玻璃。
[0009]3、相對(duì)于其它技術(shù)中所用主要物質(zhì)氧化鈦，本專利中所用氧化鋁成本較低。
[0010]4、相對(duì)其它溶膠提拉、涂覆、霧化噴涂的方法，此方法所用磁控濺射和陽極氧化技術(shù)不但可以獲得仿生微納結(jié)構(gòu)薄膜，而且能保證良好的膜際結(jié)合力，更具工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了更好的理解本發(fā)明，通過以下實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0012]實(shí)施例1:
首先將普通玻璃放入乙醇中進(jìn)行超聲清洗，然后放入磁控濺射設(shè)備中以鋁靶為原料鍍微晶鋁膜，接著在盛有草酸溶液體系的電解槽中進(jìn)行陽極氧化，最后放入含有有機(jī)硅烷、含氟硅烷等低表面能有機(jī)分子溶液中進(jìn)行表面修飾，加熱干燥(< 1(TC)后獲得氧化鋁仿生自清潔玻璃。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種仿生自清潔玻璃的制備方法，其特征在于首先將玻璃放入乙醇中進(jìn)行超聲清洗，然后放入磁控濺射設(shè)備中以鋁靶為原料鍍微晶鋁膜，接著在草酸溶液體系的電解槽中進(jìn)行陽極氧化，最后放入含有有機(jī)硅烷或含氟硅烷低表面能有機(jī)分子溶液中進(jìn)行表面修飾，加熱干燥后獲得氧化鋁仿生自清潔玻璃。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種仿生自清潔玻璃的制備方法。制備方法包括磁控濺射鍍膜、陽極氧化和低表面能有機(jī)分子修飾三個(gè)步驟，其中磁控濺射鍍膜和陽極氧化過程用于制備仿生微納氧化鋁結(jié)構(gòu)薄膜，低表面能有機(jī)分子修飾用于獲取低表面能。本發(fā)明成本較低，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)于自清潔技術(shù)的應(yīng)用有重要意義。
【IPC分類】C03C17-27
【公開號(hào)】CN104724946
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310707824
【發(fā)明人】王富國, 張俊彥
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月20日