仿生自清洁玻璃的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种仿生自清洁玻璃的制备方法，特别涉及一种具有微纳结构和超疏水性能的仿生自清洁玻璃制备方法。
【背景技术】
[0002]玻璃是建筑业中必不可少的材料，但是随着楼房高度记录的不断刷新，玻璃窗户或者玻璃幕墙保持清洁已经成为一个严重的问题。为了保持良好的形象，被称为“蜘蛛人”的高楼清洁工的出现已经各大城市的一道风景线，但是与此同时这种职业背后的安全问题牵动了各方的神经。因此，从玻璃自身材料角度出发，找到一种良好的解决方法对于现代都市的发展很重要、很迫切。
[0003]自清洁这个概念来源于荷叶的“自清洁效应”，即荷叶通过表面特殊微纳结构和生物蜡的存在现实不沾灰尘，保持表面清洁的效果。特殊润湿性表面研究表明，实现材料表面自清洁有两种途径:超亲水和超疏水。在这两种途径中，超疏水表面由于表面能较低，可以降低灰尘等污染物的附着，因此一种很好的途径。
[0004]近年来，自清洁玻璃相关发明专利申请较多。其中，具有亲水性和光催化作用(降解有机污染)的二氧化钛薄膜、涂层是实现玻璃自清洁的主要途径，但是存在几个问题:a)钛、二氧化钛原料昂贵，所获得自清洁玻璃成本较高，不利于产业化生产；b)如果选择二氧化钛超亲水玻璃，需要雨水的帮助才能有效地实现自清洁；c)如果选择二氧化钛超疏水玻璃，又存在二氧化钛对有机修饰物的降解问题。除了二氧化钛之外，二氧化硅、有机硅烷薄膜、涂层也是自清洁玻璃常用材料，然而作为自清洁表面基本特征之一的表面仿生微纳结构制备却常常被回避，到目前为止在技术上仍然没有进展。比如，二氧化钛自清洁玻璃制备方法和技术主要有:二氧化钛溶胶提拉、喷涂和涂覆的方法，但存在溶胶与玻璃基片结合的问题(有机物粘结和二氧化钛光催化降解自相矛盾)；磁控激射、化学气相沉积和真空蒸镀等技术基本不存在结合力的问题，但是只能制备纳米或者微米一种结构。因此，利用廉价的原料和合适的方法构建仿生微纳结构薄膜或者涂层，从而实现超疏水玻璃的制备，对于自清洁玻璃实现有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明目的是在于提供一种仿生自清洁玻璃的制备方法。
[0006]本发明所述一种仿生自清洁玻璃的制备方法包括磁控溅射镀膜、阳极氧化和低表面能有机分子修饰三个步骤，其中磁控溅射镀膜和阳极氧化过程用于制备仿生微纳氧化铝结构薄膜，低表面能有机分子修饰用于获取低表面能。
[0007]一种仿生自清洁玻璃的制备方法，其特征在于首先将玻璃放入乙醇中进行超声清洗，然后放入磁控溅射设备中以铝靶为原料镀微晶铝膜，接着在草酸溶液体系的电解槽中进行阳极氧化，最后放入含有有机硅烷或含氟硅烷低表面能有机分子溶液中进行表面修饰，加热干燥后获得氧化铝仿生自清洁玻璃。
[0008]本发明对比已有技术具有以下优点:
1、不同于常见的氧化钛、氧化硅和氧化锡薄膜，本发明所用薄膜为氧化铝薄膜；
2、在玻璃基片上，通过磁控溅射和阳极氧化技术的结合实现仿生微纳结构氧化铝薄膜的制备；
3、低表面能有机分子修饰后氧化铝薄膜具有超疏水性能，因此所获的玻璃为具有超疏水性能的氧化铝自清洁玻璃。
[0009]3、相对于其它技术中所用主要物质氧化钛，本专利中所用氧化铝成本较低。
[0010]4、相对其它溶胶提拉、涂覆、雾化喷涂的方法，此方法所用磁控溅射和阳极氧化技术不但可以获得仿生微纳结构薄膜，而且能保证良好的膜际结合力，更具工业应用价值。
【具体实施方式】
[0011]为了更好的理解本发明，通过以下实施例进行说明。
[0012]实施例1:
首先将普通玻璃放入乙醇中进行超声清洗，然后放入磁控溅射设备中以铝靶为原料镀微晶铝膜，接着在盛有草酸溶液体系的电解槽中进行阳极氧化，最后放入含有有机硅烷、含氟硅烷等低表面能有机分子溶液中进行表面修饰，加热干燥(< 1(TC)后获得氧化铝仿生自清洁玻璃。
【主权项】
1.一种仿生自清洁玻璃的制备方法，其特征在于首先将玻璃放入乙醇中进行超声清洗，然后放入磁控溅射设备中以铝靶为原料镀微晶铝膜，接着在草酸溶液体系的电解槽中进行阳极氧化，最后放入含有有机硅烷或含氟硅烷低表面能有机分子溶液中进行表面修饰，加热干燥后获得氧化铝仿生自清洁玻璃。
【专利摘要】本发明公开了一种仿生自清洁玻璃的制备方法。制备方法包括磁控溅射镀膜、阳极氧化和低表面能有机分子修饰三个步骤，其中磁控溅射镀膜和阳极氧化过程用于制备仿生微纳氧化铝结构薄膜，低表面能有机分子修饰用于获取低表面能。本发明成本较低，工艺简单，对于自清洁技术的应用有重要意义。
【IPC分类】C03C17-27
【公开号】CN104724946
【申请号】CN201310707824
【发明人】王富国, 张俊彦
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月20日