[發明專利]仿生自清潔玻璃的制備方法

在審

• 申請號: 201310707824.8
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104724946A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 王富國;張俊彥
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C03C17/27
• 分類號: C03C17/27
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發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構和超疏水性能的仿生自清潔玻璃制備方法。

背景技術

玻璃是建筑業中必不可少的材料，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成為一個嚴重的問題。為了保持良好的形象，被稱為“蜘蛛人”的高樓清潔工的出現已經各大城市的一道風景線，但是與此同時這種職業背后的安全問題牽動了各方的神經。因此，從玻璃自身材料角度出發，找到一種良好的解決方法對于現代都市的發展很重要、很迫切。

自清潔這個概念來源于荷葉的“自清潔效應”，即荷葉通過表面特殊微納結構和生物蠟的存在現實不沾灰塵，保持表面清潔的效果。特殊潤濕性表面研究表明，實現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。

近年來，自清潔玻璃相關發明專利申請較多。其中，具有親水性和光催化作用（降解有機污染）的二氧化鈦薄膜、涂層是實現玻璃自清潔的主要途徑，但是存在幾個問題：a）鈦、二氧化鈦原料昂貴，所獲得自清潔玻璃成本較高，不利于產業化生產；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現自清潔；c）如果選擇二氧化鈦超疏水玻璃，又存在二氧化鈦對有機修飾物的降解問題。除了二氧化鈦之外，二氧化硅、有機硅烷薄膜、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構制備卻常常被回避，到目前為止在技術上仍然沒有進展。比如，二氧化鈦自清潔玻璃制備方法和技術主要有：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合的問題（有機物粘結和二氧化鈦光催化降解自相矛盾）；磁控激射、化學氣相沉積和真空蒸鍍等技術基本不存在結合力的問題，但是只能制備納米或者微米一種結構。因此，利用廉價的原料和合適的方法構建仿生微納結構薄膜或者涂層，從而實現超疏水玻璃的制備，對于自清潔玻璃實現有重要意義。

發明內容

本發明目的是在于提供一種仿生自清潔玻璃的制備方法。

本發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分子修飾三個步驟，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構薄膜，低表面能有機分子修飾用于獲取低表面能。

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行超聲清洗，然后放入磁控濺射設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行陽極氧化，最后放入含有有機硅烷或含氟硅烷低表面能有機分子溶液中進行表面修飾，加熱干燥后獲得氧化鋁仿生自清潔玻璃。

本發明對比已有技術具有以下優點：

1、不同于常見的氧化鈦、氧化硅和氧化錫薄膜，本發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的結合實現仿生微納結構氧化鋁薄膜的制備；

3、低表面能有機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。

3、相對于其它技術中所用主要物質氧化鈦，本專利中所用氧化鋁成本較低。?

4、?相對其它溶膠提拉、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不但可以獲得仿生微納結構薄膜，而且能保證良好的膜際結合力，更具工業應用價值。

具體實施方式

為了更好的理解本發明，通過以下實施例進行說明。

實施例1：

首先將普通玻璃放入乙醇中進行超聲清洗，然后放入磁控濺射設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行陽極氧化，最后放入含有有機硅烷、含氟硅烷等低表面能有機分子溶液中進行表面修飾，加熱干燥（≤100℃）后獲得氧化鋁仿生自清潔玻璃。