شیشه های خود تمیز شونده

شیشه خود تمیزشونده یکی از انواع سطوح خود تمیز شونده است و به شیشه‌ هایی گفته می‌ شود که سطح‌شان کثیف نمی شود.در عمل، تمیز کردن سطوح مصالح ساختمانی مانند شیشه، کاشی و سطوح نما سازی، با مشکلات متعددی توأم است. مسائلی از قبیل مصرف مقادیر زیاد انرژی و مواد شوینده شیمیایی و به تبع آن هزینه‌های زیاد. به منظور درک فرایند خود تمیز شوندگی مصالح یکی ویژگی هیدروفوبیک (آب گریزی) و دیگری ویژگی هیدروفیلیک (آب دوستی) مورد توجه قرار می‌ گیرد.اولین موضوعی که در مورد شیشه خود تمیز شونده مورد توجه قرار می گیرد، نحوه و اصول تمیز شوندگی آن است. در صورتی که محیط فراگیر هوا باشد، میزان ترشوندگی یک جسم جامد با آب، بستگی به ارتباط بین نیروهای کشش بین سطحی دارد. نسبت بین این نیروهای کششی، زاویه تماس قطرات آب با سطح را تعیین می‌ کند. زاویه‌ تماس صفر درجه، به معنای ترشدگی کامل و زاویه‌ی تماس ۱۸۰ درجه، به معنای خشک ماندن کامل است.سطوح آب گریز، دارای قابلیت ترشوندگی اندک و زاویه تماسی حدود صد درجه هستند از مدت های مدید شناخته شده‌ اند. هرچه زاویه تماس بالاتر برود، قابلیت دگر چسبی سطوح، کمتر خواهد شد و سطح به سمت سطوح آب گریز متمایل می‌شود و برعکس با کاهش زاویه تماس بر قابلیت دگر چسبی افزوده شده و سطح مورد نظر، آب دوست لقب می‌گیرد. اصولاً زاویه تماس برای سطوح آب گریز بیش از نود درجه و برای سطوح آب دوست کمتر از سی درجه است.شیشه خود تمیز شوندهشیشه خود تمیز شونده و کم گسیلمشکل آلودگی سطوح مخصوصا در مورد سطوح با انرژی بالا همانند شیشه یا فلز که تمایل به جذب مولکول های دیگر دارند، فراگیر است. راهبرد معمول برای حل این مشکل، کاهش انرژی آزاد سطحی این مواد بدون از بین رفتن ویژگی هایی همانند شفافیت است.برای رسیدن به سطوح آسان تمیزشونده باید به طریقی انرژی سطح را کاهش داد. یکی از مثال های آشنای این مورد، روکش های پرفلوئوره بر روی ظروف آشپزی نظیر تابه های نچسب است. معمولا زمانی که زاویه تماس آب بالای 100 درجه است، ویژگی دفع روغن و آب افزایش می یابد.نکته قابل تامل این است که این نوع پوشش های کاهنده انرژی سطحی بر روی موادی چون شیشه قابل استفاده نیست، زیرا اساس استفاده از شیشه، که شفافیت است را به شدت کاهش می دهد. برای رسیدن به شیشه با انرژی سطحی پایین باید از لایه های نازک بر روی سطح استفاده شود، تا شفافیت تغییر قابل ملاحظه ای نداشته باشد. در عین حال بتواند خواص جدید مورد نیاز را نیز تامین کند. برای این منظور می توان از مواد مختلفی استفاده کرد. این مواد باید به گونه ای انتخاب شوند که پس از نشستن بر روی سطح شیشه گروه های آبگریز آن ها به سمت خارج جهت گیری کند، تا ضمن کاهش جذب آلودگی به راحتر تمیز شدن آن نیز کمک کند.نحوه عملکرد شیشه خود تمیز شوندهبرای فهم چگونگی کارکرد این شیشه‌ها لازم است که با نوع خاصی از مواد شیمیایی به نام ‌مواد فوتوکاتالیست‌ آشنا شویم. فوتوکاتالیست‌ ها موادی هستند که در حضور نور از خود خاصیت کاتالیستی نشان می‌دهند. یعنی اگر این مواد در معرض تابش نور قرار گیرند، می‌توانند سرعت انجام یک واکنش خاص را بدون دخالت در آن افزایش دهند.اگر اندازه ذرات دی‌اکسید تیتانیوم تا حد چند نانومتر کوچک باشد، این ماده آن‌ قدر فعال می‌ شود که می‌ تواند به طور کامل با آلودگی‌ ها، لکه‌ های چربی و مواد آلی روی شیشه واکنش داده و آن ها را به آب و دی‌اکسید کربن (CO2) تبدیل کند. این واکنش، چسبندگی ذرات آلودگی را به سطح کاهش می‌دهد.از سوی دیگر بر روی یک سطح بسیار آب‌ دوست، آب به طور کامل و به صورت یک لایه پخش می‌شود. این لایه یکنواخت آبی می‌تواند ذرات و آلودگی‌هایی را که به‌ طور ضعیفی به سطح متصل شده‌اند، از جا کنده و با خود پایین آورد.فناوری نانو در صنایع ساختمان هم نقش بسزایی دارد، در این راستا بیشترین سهم را صنایع فولاد، شیشه و بتن ایفا می‌کنند. کاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان که مهمترین آن‌ها نانولوله‌های کربنی CNT و دی اکسید تیتانیوم (TiO2) هستند، عموماً در سازه‌ های اصلی باعث افزایش خواص مکانیکی نمونه‌ها شده و در بخش نازک کاری نیز کاربرد نانو پوشش‌ ها در نمای داخلی و خارجی ساختمان‌ها نیز از اهمیت ویژه‌ای برخورداراست.