Самоочищающиеся стеклопакеты
Проблема очистки загрязненных окон знакома всем. Это трудоемкий монотонный процесс, требующий значительных усилий. Особенно много хлопот доставляет мытье внешних оконных поверхностей, принадлежащих верхним этажам высоток, особенно остекленных небоскрёбов и многих светопрозрачных конструкций с большой остекленной поверхностью. Процесс чистки и мытья от скопившейся грязи и пыли таких больших площадей занимает много времени и физической подготовки. К такой работе приходится привлекать профессионалов промышленного альпинизма, т. к. она проводится на высоте, а потому небезопасна. Это превращается в целое мероприятие сродни ремонту. Поэтому людей давно интересовал вопрос, как облегчить задачу очистки поверхностей, покрытых светопрозрачными материалами.
Суть метода самоочищения стекол
С помощью законов физики и химии удалось изобрести стекла, которые обладают свойством самоочищаться. Для этого понадобилось нанести на внешнюю поверхность стекла сверхтонкого слоя на основе оксида титана, толщина которого около 50 нанометров. Для лучшего сцепления с поверхностью стекла его наносят на еще горячее стекло. Внешний вид такого стекла практически такой же, как у обычного, но имеет небольшой оттенок голубоватого цвета, который заметен под углом к поверхности. Почему оксид титана, нанесенный на стекло, обладает свойством очищать его поверхность? Все объясняется физическими и химическими процессами, протекающими в этом слое.
Дело в том, что оксид титана является полупроводниковым соединением, содержащим свободные и связанные электроны. Свободные электроны перемещаются внутри кристаллической решетки, созданной катионами Ti4+ и анионами O2-. Связанные электроны принадлежат ионам решетки и принимают участие в образовании химических связей. Под действием солнечных лучей связанные электроны полупроводникового покрытия получают дополнительную энергию и возможность преодолеть тесную связь и перейти в свободное состояние. Параллельно с появлением новых свободных электронов образуются дырки на местах, освободившихся от оторвавшихся электронов. Часть свободных электронов и дырок скапливается на поверхности нано покрытия. Они обладают повышенной химической активностью. Электроны, взаимодействуя с кислородом воздуха, образуют радикалы О- и ОН, которые являются мощными окислителями, способными окислять любые органические соединения. Дырки вступают в реакцию с водой или любым органическим или неорганическим адсорбированным водой соединением. Таким образом, под действием света наноповерхность из оксида титана приобретает свойства сильнейшего окислителя, способного расщеплять любую грязь и притягивать воду.
Чем больше солнечных лучей воздействует на поверхность стекла, тем сильнее происходит реакция образования радикалов и сильнее «притягивание» молекул воды для восстановления устойчивости оксида титана. Со временем на поверхности стекла скапливается достаточно влаги, чтобы покрыть всю площадь. Оно притягивает и капли росы и дождя и любой другой природной влаги. Вместе с расщепленной грязью образовавшаяся вода скатывается по вертикали вниз.
Таким образом, происходит одновременное очищение от грязи и промывание поверхности без каких-либо подтеков. Процесс самоочищения происходит не только во время воздействия солнечных лучей, но и непрерывно: в ночное время и когда пасмурно.
Уход за самоочищающимися стеклопакетами
Нанесение покрытия осуществляется только в промышленных условиях. Для этого используется специальное технологическое оборудование, что обеспечивает прочность и надежность пленки. Но это не значит, что такое стекло не надо беречь от механических повреждений. Не стоит применять абразивные материалы и различные смазки, включающие в состав парафиновые или силиконовые компоненты, которые могут навредить самоочищению стекол. Изредка допускается промывание таких окон мягкой губкой слабым мыльным раствором с последующим промыванием чистой водой. Увлажнение целесообразно провести и сразу после установки стеклопакетов, особенно в сухое весенне-летнее время, для ускорения активации процесса очистки стекла. Реакция самоочистки начинает проявлять себя ориентировочно через неделю после остекления. Следует принять к сведению, что пропускание солнечного света через такие стекла немного ниже, чем у обычного стекла.
При правильном обращении с подобными изделиями они будут долго выполнять свое назначение, не теряя самоочищающих свойств. Преимущества стеклопакетов с нано покрытием очевидны:
– они значительно облегчают эксплуатацию;
– выглядят всегда чисто и привлекательно;
– не теряют своих эксплуатационных и очищающих свойств долгое время;
– могут эксплуатироваться при любой погоде, не оставляя разводов и подтеков.