玻璃幕墻是一種美觀(guān)新穎的建筑墻體裝飾方法，能充分體現建筑師的想象力，展示建筑物的現代風(fēng)格，發(fā)揮玻璃本身的特性，使建筑物顯得別具一格。

　　然而在大量使用的玻璃幕墻中存在著(zhù)耐污性差的問(wèn)題。尤其在大氣含塵量較多、空氣污染嚴重、干旱少雨的北方地區，玻璃幕墻極易蒙塵納垢，出現色澤不均勻，波紋各異，使得光反射不可控，導致光環(huán)境雜亂，破壞城市景觀(guān)。

　　由于玻璃幕墻上所粘附的污垢種類(lèi)不同，結合力和結合方式不同，在幕墻上的沉積時(shí)間不同，所以清洗起來(lái)有很大不同，也就對幕墻清洗劑提出一系列技術(shù)要求。玻璃幕墻清洗的難度大，而且大量使用有機溶劑，清洗后易對周?chē)�環(huán)境造成污染，清洗廢液的排放也是難題。因此，開(kāi)發(fā)具有自清潔功能的涂層玻璃成為當前研究的重點(diǎn)。

　　國內自潔玻璃研究現狀

　　納米技術(shù)賦予建筑玻璃自潔功能的研究方興未艾，我國國內主要集中在納米光觸媒自潔玻璃。它的自潔原理為：光觸媒自潔玻璃膜中含有一種具有光催化活性的納米材料（TiO₂），它能吸收一定波長(cháng)的光，產(chǎn)生自由電子和空穴，使膜表面吸咐的污染物發(fā)生氧化還原分解而除去并殺死表面微菌，達到自潔的目的。已有研究表明可以將空氣中有機物和氨化物等有害污染分子除去。這種涂層的基本功能是：

　�。�1）超親水功能。應用這個(gè)功能玻璃可以將水完全均勻地在玻璃表面鋪展開(kāi)來(lái)，同時(shí)浸潤玻璃和污染物，最終通過(guò)水的重力將附著(zhù)在玻璃上的污染物帶走，而且也可以起到一定的防霧作用。

　�。�2）光催化功能。在紫外線(xiàn)的照射下，光觸媒對有機物會(huì )有分解作用，對于無(wú)機物不產(chǎn)生任何作用。

　　現有的自潔玻璃大都采用TiO₂涂層，而TiO₂禁帶寬度為3.2eV，激發(fā)光的波長(cháng)要在385nm以下，僅采用紫 外線(xiàn)才能起光催化作用，而太陽(yáng)輻射能量中紫外線(xiàn)只占4%-6%.因此，在自然條件下，光觸媒自潔的功效難以發(fā)揮。特別是在陰雨多云天和面北的玻璃幕墻都難以發(fā)生光催化反應。

　　此外，銳鈦礦型TiO₂的不同晶面光催化能力不同，001面的催化效果還不及110面的一半，要控制高催化能力晶面的朝向也是棘手的問(wèn)題。

　　光觸媒自潔玻璃存在的另一問(wèn)題是膜層的耐久性問(wèn)題。Pilkington公司介紹自潔玻璃使用壽命為10年，國內自潔玻璃研究報告還未涉及此問(wèn)題。自潔玻璃的壽命長(cháng)短可從兩方面來(lái)考慮，一方面是玻璃表面涂覆半導體膜材料會(huì )在光催化反應中被降解；另一方面是半導體膜在長(cháng)期反復受紫外線(xiàn)照射下光催化功能的衰減，這些問(wèn)題都限制了光觸媒在自然條件下戶(hù)外應用的可行性。

　　專(zhuān)用納米自清潔涂層問(wèn)世

　　最近中國科學(xué)院過(guò)程分析所的納米粉體大規模制備與應用創(chuàng )新課題組研制出了一種玻璃幕墻專(zhuān)用納米自清潔涂層。該課題組從1995年就開(kāi)始進(jìn)行有機-無(wú)機雜化膜的研究，在國內第一次將無(wú)機納米粒子引入有機-無(wú)機雜化膜的研究，在國內第一次將無(wú)機納米粒子引入有機-無(wú)機雜化膜來(lái)提高基材各項性能的實(shí)驗室，經(jīng)過(guò)多年的研究和探索，成功研制出多種納米復合涂層。由于該涂層制備過(guò)程中，應用了多種納米材料和納米技術(shù)，從而大大提高了涂層的耐洗刷性、附著(zhù)力、光潔度、抗老化性、表面硬度以及防粘污、自潔、抗菌、防霉等環(huán)境凈化性能。

　　針對目前玻璃幕墻在使用過(guò)程中存在的不足以及市場(chǎng)需求，該技術(shù)主要通過(guò)在特種涂層體系中引入特殊納米粒子及其他功能單元來(lái)賦予涂層耐污自潔功能。

　　納米涂層體系在不影響玻璃透過(guò)率的情況下，隔絕了玻璃與外界的接觸，使得灰塵等污垢難以通過(guò)庫侖力與玻璃結合。涂層體系本身與玻璃表面形成共價(jià)鍵牢固結合，耐久性?xún)?yōu)異。同時(shí)，涂層特有的疏水性能使得含有機物、無(wú)機鹽以及夾帶污垢的雨水不會(huì )在玻璃上留下水紋，具有荷葉效應。涂層對靜電具有緩沖和導除能力，杜絕了灰塵的靜電吸附，這樣大大提高了玻璃幕墻的防污自清潔性能。

　　在常壓室溫下，采取噴涂工藝對玻璃進(jìn)行在線(xiàn)敷膜，設備費用低，易操作。具體有三種加工方式：烘烤（溫度在15oC左右）、反復擦拭噴涂表面、毛刷打磨噴涂面。

　　相關(guān)性能檢測

　　接觸角。實(shí)際當中，玻璃表面與水的接觸角變化很大。通過(guò)接觸角測試儀測量，涂膜前后接觸角由20^o增加到110^o，疏水性良好。接觸到玻璃夾帶污物的水滴、油滴迅速滑落而不附著(zhù)其上形成水紋，具有良好的自潔性能。

　　透射系數。涂敷納米涂層的玻璃樣板委托國家化工建筑材料測試中心按國家標準（GB/T18915.1-18915.2-2002）進(jìn)行透射系數測試。實(shí)驗表明，涂敷前后透射系數分別為77.12、79.36，透射系數沒(méi)有下降，涂層不影響玻璃的光透過(guò)率。

　　抗老化性。涂敷納米涂層的玻璃樣板委托國家化工建筑材料測試中心根據國家標準（GB/T16422.2-1999）進(jìn)行人工加速老化測試。測試條件為l輻照強度0.5W/m²，黑板溫度65oc+_3oC，相對溫度（50+_5）%，噴水周期為每次噴水時(shí)間18min，兩次噴水之間的無(wú)水時(shí)間為120min，經(jīng)過(guò)2000h涂層表面無(wú)破損等現象�？偵�差E為1.03，變色零級，涂層抗老化性能優(yōu)越。

　　涂層厚度。利用日本電子JSM-5700場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡對玻璃涂層表面形相貌和厚度進(jìn)行測試，涂層厚度約為2um，玻璃表面平整、光潔。

　　附著(zhù)力按照GB/T9286-1998來(lái)考察涂層附著(zhù)力即結合強度，采用20o單刃刀具間隔2mm對涂層進(jìn)行劃格，與標準中試驗結果分級圖比較，十字交叉切割區無(wú)任何脫落，說(shuō)明涂層與玻璃結合牢固。

　　耐酸性。配制5%的鹽酸溶液（pH值=1.5），將涂敷納米涂層的玻璃樣板浸入其中，24小時(shí)取出，薄膜疏水角不變，表面無(wú)變色、無(wú)裂痕、無(wú)起泡、無(wú)粉化等現象。涂層具有抵御酸雨侵蝕的能力。

　　玻璃幕墻在實(shí)際使用過(guò)程中容易污染，將納米技術(shù)用于對玻璃涂層進(jìn)行升級改造，制備出具有自清潔功能的涂層是解決幕墻玻璃易污 染問(wèn)題的可行途徑。無(wú)論是何種納米技術(shù)生產(chǎn)的納米材料，只有各種耐久性能優(yōu)異，便于規�；�加工的納米材料才能應用到真正的生產(chǎn)中去。玻璃幕墻專(zhuān)用納米自清潔涂層實(shí)際的大規模生產(chǎn)以及應用的實(shí)例還不多，還需要在生產(chǎn)和應用中不斷探索和改進(jìn)。