Гидрофильное покрытие
Гидрофильное покрытие (от др.-греч. ὕδωρ — вода и φιλία — любовь) — наноразмерный поверхностный слой, который обеспечивает высокое смачивание материала водой и другими полярными растворителями. Гидрофильные поверхности характеризуются малым углом смачивания (менее 20 градусов). Вода при попадании на гидрофильные поверхности растекается в тонкую водную плёнку, не образуя капель. Гидрофильные и супергидрофильные покрытия широко используются для создания самоочищающихся материалов и незапотевающих стёкол (см. противотуманная обработка).[1]
Механизм гидрофильности[править]
Гидрофильность достигается за счёт создания на поверхности полярных групп (в основном гидроксильных ОН-групп), которые увеличивают адгезию воды к материалу.
При создании гидрофильных покрытий применяют неорганические соединения (диоксид титана TiO2, оксид цинка ZnO, диоксид олова SnO2, диоксид циркония ZrO2), а также органические полимеры, содержащие изоционатные группы[2].
Чаще всего основным компонентом гидрофильных покрытий является диоксид титана. Наночастицы диоксида титана являются фотокаталитически активными (см. фотокатализ). Благодаря этому, под воздействием солнечного света диоксид титана разлагает органические соединения.
Таким образом, гидрофильный эффект покрытий на основе TiO2 достигается благодаря двум процессам, происходящих в покрытии:
1) Фотокатализ — разложение органических загрязнений.
2) Генерация OH — групп на поверхности, которые являясь полярными, адсорбируют влагу из воздуха.[3][4][5]
Преимущества гидрофильных покрытий[править]
Гидрофильные покрытия обладают рядом преимуществ перед гидрофобными покрытиями:
1) Гидрофильные покрытия обладают антистатическим эффектом (отталкивают пыль в сухую погоду), в то время как гидрофобные покрытия бессильны против пыли;[6]
2) Очищение достигается не только благодаря физическому отталкиванию загрязнений, но и благодаря химическому (фотокаталитическому) разложению органических отложений;[7][8][9]
3) Гидрофильные поверхности, как правило, обладают большим сроком службы, так как верхний слой атомов очищает сам себя с помощью фотокатализа от органических загрязнений. В результате покрытие функционирует дольше.[10][11]
Применение гидрофильных покрытий[править]
Фотокаталитические гидрофильные покрытия применяются для создания:
- Самоочищающихся оконных стёкол;[12]
- Незапотевающих стёкол для автомобилей и душевых кабин;
См. также[править]
Примечания[править]
- ↑ H. Schneider, N. Niegisch, M. Mennig, H. Schmidt HYDROPHILIC COATING MATERIALS.
- ↑ SELF-RENEWING HYDROPHILIC ORGANIC COATINGS.
- ↑ Mechanism of Photoinduced Superhydrophilicity on the TiO2 Photocatalyst Surface.
- ↑ Photocatalytic activity and photo-induced superhydrophilicity of sol–gel derived TiO2 films (2005).
- ↑ Kwadwo E. Tettey, Majemite I. Dafinone, and Daeyeon Lee Progress in Superhydrophilic Surface Development // American Scientific Publishers. — 2011.
- ↑ Antistatic effect of power-enhancement coating for photovoltaic modules (September 2011).
- ↑ Eco glass cleans itself with Sun.
- ↑ Relationship between photocatalytic activity, hydrophilicity and self-cleaning effect of TiO2/SiO2 films.
- ↑ Superhydrophilic self-cleaning surfaces based on TiO2 and TiO2/SiO2 composite films for photovoltaic module cover glass.
- ↑ Nanotechnology solutions for self-cleaning, dirt and water-repellent coatings.
- ↑ Degradation Mechanism of Water Repellency in The Fields.
- ↑ Eco glass cleans itself with Sun.
- ↑ Потенциал есть: молодые учёные продемонстрировали свои разработки в рамках "Формула БИОТЕХ 2016".
- ↑ Development of high stain resistant coating: hydrophilic clear coat which is applicable to wet on wet base coat.
- ↑ Покрытие для автомобилей. Архивировано из первоисточника 7 января 2017.[недоступная ссылка]