پوشش نانو شیشه آبگریز و کاربردهای آن

یکی از خواصی که پوشش‏ها به سطح شیشه می‌بخشند و برای تنوعی از کاربردها مانند خودتمیز شونده، ضد مه، ضدخوردگی، دافع آب و هر نوع حلالی، یخ دوستی، پوشش مقاوم به آب، کاهش کشش و بیوپزشکی و دیگر کاربردها مورداستفاده قرار می‌گیرند، خاصیت آبگریزی است. سطح شیشه به صورت ذاتی دارای خاصیت آبگریزی است که پوشش های آبگریز نانو این خاصیت را تا حد زیادی بالا می‌برند (فوق آبگریز) که منجر به افزایش زاویه قطرات آب با سطح (بیش از ۹۰ درجه) و غلتیدن قطرات کاملاً کروی آب (یا باران) روی سطح و شسته شدن آلودگی ها از روی آن می‌گردد.

شرکت دانش بنیان نانو فراز سپاهان، علاوه بر ارائه محصولات نانو برای انواع شیشه، ارائه کننده نانو پوشش های کاربردی برای انواع سطوح آجری، سنگی، چوبی اعم از ترموود و ام دی اف، سیمانی، بتنی و حتی کاهگلی می باشد. جهت سفارش و یا دریافت مشاوره رایگان با کارشناسان ما در سایت نان فراز در تماس باشید.
نانو شیشه اصطلاحی است که حاصل کاربرد فناوری نانو در صنعت شیشه می‌باشد. نانوفناوری در صنعت شیشه به دو صورت ممکن است استفاده شود:
• استفاده از فناوری نانو در ساخت شیشه
• پوشش نانو شیشه

استفاده از فناوری نانو در ساخت شیشه

از صنعت نانو در ساخت شیشه استفاده می‌شود. نانو شیشه ها یک طبقه از جامدات نانوکریستالی است که کریستال های شیشه در حد نانومتر تهیه می‌شوند، تاکنون نانو شیشه ها مورد توجه زیادی قرار گرفته است و این نانوشیشه ها دارای دانستیه کمتر و ساختار الکترونیک متفاوتی نسبت به شیشه های معمولی می‌باشند. این نانوشیشه ها از لحاظ کاتالیتیکی فعالتر، هادی تر و سازگارتر با شرایط محیطی هستند که برای کاربردهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله مواردی که صنعت نانو در ساخت شیشه استفاده می‌شود می‌توان به محصولاتی مانند شیشه ایمن حرارتی، پوشش ضد مه، پوشش برای کنترل انرژی و انتخاب امواج عبوری جهت کاهش مصرف و هدررفت انرژی، محافظ در برابر آتش و نانوشیشه ها اشاره کرد.

شیشه ایمن حرارتی

در اثر گرم و سرد شدن متناوب بدست می‌آید بنابراین مقاومت شیشه تا حدود ۱۰ برابر افزایش می‌یابد. در زمان ضربه خوردن به این نوع شیشه ها به تکه‌های شبیه به سنگریزه بدون لبه‌های تیز تبدیل می‌شود. شیشه حرارتی در پنجره های کناری خودروها استفاده می‌شود.

شیشه ‏های ضد مه

در ساخت شیشه ‏های ضد مه از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم آبدوست استفاده می‌شود. این شیشه ها دارای خاصیت خودتمیزشوندگی و ضدلکه هستند که مشکل تمیزکاری پنجره‌ها بخصوص در ساختمان‌های بلند را از میان برمی‌دارد.

شیشه های محافظ در برابر آتش

از طریق قرار دادن یک لایه شفاف محتوی نانوذرات سیلیس در میان دو صفحه شیشه ای ساخته می‌شوند.

شیشه های کم گسیل

شیشه گرما را به دام می‌اندازد و فضای داخلی خانه را گرم کرده و مانند پلاستیکهای منصوب روی گلخانه عمل می‌کند. همراه با پیشرفت های تکنولوژی، گزینه های مختلفی برای بهبود عملکرد نماهای شیشه ای در دسترس قرار می‌گیرد که یکی از آنها استفاده از شیشه های کم گسیل است که مقدار گرما و نور ورودی را کنترل می‌کنند. این شیشه ها سبب کاهش عبور امواج ماورای بنفش و مادون قرمز می‌شود و در عوض عبور نور مرئی را تنظیم و از اتلاف انرژی در بخش‌های مختلف جلوگیری می‌کند و موجب استفاده بهینه انرژی در ساختمان می‌شود.

پوشش نانو شیشه

در این حالت فناوری نانو بصورت پوشش نانو مورد استفاده قرار می‌گیرد. نانو پوشش شیشه، پوشش های نامرئی نانو است که بر روی شیشه قرار می‌گیرد که با استفاده از خواص این نانو پوشش ها، می‌توان کاربردها و قابلیت‌های جدیدی به شیشه افزود. همانطور که رنگ، فلز آهن را در برابر خورده شدن حفاظت می‌کند می‌توان با استفاده از پوشش های سطحی بر شیشه آن را در برابر یکسری آسیب ها محافظت کرد. پوشش های نانو دارای خصوصیاتی مانند خاصیت آسان تمیز شوندگی، محافظت در برابر اشعه فرابنفش خورشید، جلوگیری از جذب عمقی آلودگی ها روی سطح، و مقاومت در برابر سائیده شدن هنگام باران های اسیدی و عبور ریزگردها از روی سطح هستند.

شیشه ماده ای بی مانند در عبور نور و موجب ایجاد روشنی و ورود آن به فضاهای داخلی خانه، اتومبیل و ساختمان های بسیار بلند می‌شوند. بدین رو باعث صرفه جویی در مصرف انرژی برق می‌شود. مهمتر اینکه وجود نور طبیعی در فضای داخلی، به ارتقای سلامت جسمی و روحی ساکنان می‌انجامد. شیشه به عنوان مواد صد در صد قابل بازیافت، در کاهش هزینه های آلودگی محیط زیست موثر است و همچنین به حفظ منابع طبیعی کمک می‌کند، بنابراین می‌تواند بارها بازیافت شود، بدون اینکه کیفیت و خلوصش از دست برود.
شیشه در برابر خوردگی و سایش مخالف فلزات و همچنین در برابر باد، باران و تابش شدید آفتاب مقاومت می‌کند و تجزیه و تغییر رنگی در آن رخ نمی‌دهد و دارای طول عمری بالاتر نسبت به مواد دیگر مانند پلاستیکها می‌باشد. شیشه رسانای بسیار ضعیف الکتریسیته است. بنابراین برای نورپردازی های سقفی، دیوارهای نوری دکوراتیو و دیگر تجهیزات نور پردازی ایده آل است.
امروزه از انواع شیشه برای ساخت لوازم تزئینی، ظروف، درب، پنجره، نمای ساختمان و بسیاری از موارد دیگر استفاده می‌شود. هر نوع از شیشه، با توجه به ویژگی های مخصوصی که دارد، در موارد مختلفی به کار برده می‌شود. به طور مثال از شیشه سکوریت، بیشتر در مواردی استفاده می‌شود که نیاز به ایمنی و مقاومت بالا در برابر ضربه و گرما تا حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد می‌باشد. انواع و اقسام شیشه ها عبارتند از شیشه فلوت، پیرکس (ضد حریق)، سکوریت، شیشه های رنگی، شیشه دو جداره، شیشه رفلکس، شیشه مسطح، شیشه چندلایه، شیشه های خمیده یا منحنی.
شیشه ‏ها آلودگی را به سرعت به خود جذب می‌کنند، با بارش چند قطره باران و یا حتی با کوچکترین تماس دستی آلوده می‌شوند. این مسئله برای ساختمان‌های بلند مسئله قابل توجهی می‌باشد. در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار، ذرات گرد و خاک روی سطوح شیشه ای چسبیده، نمای ناخوشایندی ایجاد کرده و میزان روشنایی فضاهای داخلی را نیز کاهش می‌دهند. بنابراین نیاز به تمیز کردن مداوم دارند.

شیشه خود تمیز شونده چیست؟

یکی از کاربردهای پوشش نانو شیشه بر شیشه های خود تمیزشونده نمایان می شود که به دو دسته ابر آبدوست و ابر آبگریز تقسیم می‌شوند. این شیشه ها می توانند پوششی از ماده بسیار آبدوست مانند تیتانیوم دی اکسید بر سطح داشته باشند که قطرات آب کاملا روی سطح پخش شده و تقریبا بصورت لایه ای با زاویه خیلی کمی نسبت به سطح قرار می‌گیرند، در واقع قطرات آب بین آلودگی و سطح مانع میشوند و بنابراین براحتی با آب شسته می شوند. تیتانیوم دی اکسید موجب ایجاد رادیکالهای آزاد در اثر نور فرابنفش می شوند که موجب تجزیه آلودگیهای آلی روی سطح خواهد شد.
شیشه ها همچنین می تواند با پوششی از ماده بسیار آبگریز خودتمیز شونده پوشیده شوند. این اثر در گل نیلوفرآبی بصورت واضحی نمایان است که با وجودی که در مردابها زیست دارند اما سطح بسیار تمیزی دارند گویی که سطح آن کاملا چرب است وآب از روی این گل به سادگی لیز میخورد. در این سطوح با پوشش بسیار آبگریز، قطرات آب بر روی سطح نمی‌ماند و به راحتی از روی آن عبور کرده و در مسیر عبور خود، آلودگی های سطح را با خود می برد. هر دو پوشش بسیار آبدوست و بسیار آبگریز مانع از رسوب آلودگی و سخت شدن آن بر روی سطح شیشه می‌شوند و بنابراین با مقداری آب براحتی از سطح کنده می‌شوند.

بسیاری روشهای آبگریز کننده سطوح روشهای گرانی هستند و تنها برای مقیاس کوچک سطوح بکار می‌روند و برای مقیاسهای بزرگ بکار نمی‌روند بنابراین مانع اقتصادی شدن کلان سطوح آبگریز بطور موفق می‌شود. در میان این روشها، روش سل – ژل که پایه و مبنای واکنشهای شیمیایی آن در محلول است، با شکل گیری شبکه های درشت مولکولی، امکان مهندسی سطح را برای پژوهشگر فراهم می‌کند. روش سنتز سل-ژل و اورگانوسیلان بعنوان مواد اولیه واکنش سبب افزایش راندمان، سرعت، فرآیند تولید و کیفیت با دوام و ماندگاری طولانی مدت محصول نهایی می‌شود.
نانو پوشش آب گریز برروی سطح ایجاد پوششهای نازکی از مواد با ساختار شیمیایی آبگریز به روش های مختلف که موجب ایجاد سطوحی زبر هستند، می‌شود.
نکته قابل تامل برای استفاده نانو پوشش ها روی شیشه این است که باید از لایه های نازک و شفاف بر روی سطح شیشه استفاده شود، تا شفافیت تغییر قابل ملاحظه ای نداشته باشد. در عین حال بتواند خواص جدید مورد نیاز را نیز تامین کند. برای این منظور می‌توان از مواد مختلفی استفاده کرد. این مواد باید به گونه ای انتخاب شوند که پس از نشستن بر روی سطح شیشه گروه های آبگریز آن ها ( نظیر متیل، اتیل و … ) به سمت خارج جهت گیری کند، تا ضمن کاهش جذب آلودگی به تمیز شدن راحتتر آن نیز کمک کند.

نانو شیشه کد EC-۲۱۱

نانو شیشه کد EC-۲۱۱ شرکت دانش بنیان نانوفراز محصولی بر پایه سیلان حاوی نانوذرات سیلیکای اصلاح شده و الکل، مبتنی بر تکنولوژی نانو، کاملاً سازگار با محیط زیست، مخصوص سطوح شیشه ‏ای و سطوح صیقلی مثل آینه ها است که اثر آب گریزی فوق‏ العاده ای را بر روی این سطوح ایجاد می نماید. محلول نانو EC-۲۱۱ علاوه بر ضد آب نمودن سطح شیشه، مقاومـت در برابر خوردگی، فرسایش و اصطکاک ایجاد می‏‌نماید. EC-۲۱۱ به صورت لایه نازکی بر سطح شیشه قرار می‌گیرد که ناصافی‌های میکرومتری و نانومتری آن، موجب کاهش نیروی چسبندگی سطحی میان قطرات آب و سطح شیشه می‌شود. به عبارت دیگر این نوع شیشه‌ها قابلیت آسان‏ تمیزشوندگی، با افزایش خاصیت آب‌گریزی پیدا می‏‌کنند.

• قطره‏ ای شدن آب بر روی سطح و خاصیت آسان تمیزشوندگی
• سهولت در تمیزکردن شیشه‏ ها تنها با اندکی آب بدون استفاده از شوینده ‏های شیمیایی (دارای خاصیت آسان تمیزشوندگی)
• عدم جذب آب به سطح
• جلوگیری از جذب عمقی آلودگی ها
• پاک شدن آلودگی‏ ها در بارندگی به وسیله غلتیدن قطرات آب
• عدم نیاز به برف پاک کن در هنگام بارش برف و باران
• بهبود قابلیت دید خصوصا” در شب
• کاهش دفعات شست و شو و صرفه جویی در مصرف آب

• حذف مواد شوینده شیمیایی
• صرفه جویی قابل توجه در هزینه‏ ها، آب و وقت
• شفافیت آیینه ها و شیشه ها و در نهایت امنیت بیشتر سرنشینان خودروهایی که نانو پوشش شیشه استفاده می‌‏کنند
• حفاظت در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید و افزایش طول عمر شیشه
• شیشه را مات و کدر نمی‌کند
• مقاومت در برابر باران های اسیدی
• جلوگیری از ساییده شدن و فرسایش سطح شیشه به وسیله عبور ریزگردها از روی سطح و افزایش مقاومت مکانیکی شیشه
• مورد استفاده در انواع سطوح شیشه‌ای

• بعد از اجرا امکان ایجاد رگه ‏هایی به صورت لکه وجود دارد. در این حالت لکه‏ های مذکور را با استفاده از یک پارچه تمیز که آغشته به محلول EC-۲۱۱ می‏باشد، پاک نمائید.
• توصیه می‌شود حتما یک دست دیگر بعد از نیم ساعت دوباره اجرا کنید. تکرار دوباره‏‏ پوشش دهی باعث کارایی و دوام بهتر نانو پوشش می‌شود.
• مدت زمان لازم برای خشک شدن کامل و پایداری پوشش حداقل ۴۸ ساعت است.
• از اجرای نانو پوشش‏ در هوای سرد و یا باد شدید و یا آفتاب مستقیم خودداری نمائید.
• هر لیتر از این محلول توانایی پوشش دادن بیش از ۱۵متر از سطوح شیشه ‏ای یا صیقلی دیگر را دارد.

کاربرد نانو شیشه ساختمان (محافظ شیشه ساختمان)

محافظ شیشه ساختمان پوششی با خصوصیت آبگریز، فوق العاده نازک و نامرئی بر روی سطح ایجاد می‌نماید که در برابر اشعه فرابنفش خورشید، باران اسیدی و دمای بالا و یخ زدگی مقاوم است و مانع نفوذ آلودگی و یا ریزگردها بر سطح شده و شفافیت اولیه را حفظ می‌کند و همچنین نیاز به تمیز کردن را بخصوص در ساختمانهای بلند و شیشه های کمتر دردسترس کاهش می‏‌دهد.

کاربرد نانو شیشه خودرو ها(محافظ شیشه ماشین)

یکی از کاربردهای سطوح خود تمیز شونده با خاصیت ابر آبگریزی پوشش نانو بر روی شیشه ها و آینه های خودرو میباشد که موجب ایجاد سطح بسیار شفاف و بهبود دید راننده در هنگام بارش برف و باران و مه و حداقل نیاز به استفاده از برف پاکن می‏‌شود. این نانو شیشه ها مانع انباشته شدن گرد و خاک، چربی، حشرات مرده، روغن، قیر و شیره گیاهان بر شیشه می‌شود و تا مدت ها نیاز به شستن و استفاده از شوینده‌های شیمیایی را برطرف می‌کند.

کاربرد نانو شیشه در پنل‏ های خورشیدی

نانو شیشه آب‌گریز مانع از تجمع گرد و غبار و آلودگی بر روی سطح پنل خورشیدی می‌شود به نحوی که ذرات گرد و غبار، بعد از هر بار بارش باران و یا حتی شستشو با آب اندک از روی سطح پاک می‌گردد. پوشش آبگریز میزان جذب انرژی را افزایش داده و شفافیت پنل های خورشیدی را نمی‌کاهد بنابراین موجب افزایش کارایی پنل خورشیدی می‌شود.

کاربرد نانو شیشه در زندگی روزمره

بخارکردن لنز عینک بخصوص در مواقع رانندگی در هوای سرد و بارانی موجب به خطر افتادن سرنشینان خودرو خواهد شد، این نانو شیشه های آبگریز شفافیت شیشه های عینک را افزایش داده و مانع بخار گرفتگی عینک می‌شود و بنابراین دید بهتری از محیط پیرامون را فراهم خواهد کرد.
آینه های داخل حمام و دستشویی با افزودن محصول نانوشیشه آبگریز می‌تواند کارایی خود را در هنکام باز بودن دوش حفظ کند و از بخارگرفتگی و مات شدن و کدرشدن سطح آن جلوگیری به عمل آید و دید مناسبی را در زمان استفاده از آب دوش حمام فراهم خواهد کرد. 
استفاده از آن در شیشه ها ی پنجره بالایی با دسترسی کم می‌تواند دفعات نیاز به تمیز کردن را کاهش دهد.

در حال حاضر چندین نانو پوشش به تنهایی یا کامپوزیتی از اکسید روی، دی‏اکسید تیتانیم، دی‏اکسید سیلسیم، اکسید آلومینیم، نانولوله کربنی، گرافن و نانوذرات نقره در بازار وجود دارد. افزودن نانوذرات دی‏اکسید سیلسیم، پوشش‎هایی با خواص مقاومت به خراش و ضدآب، نانوذرات نقره به عنوان عامل ضدمیکروب، اکسید آهن و نانوذرات اکسیدروی در پوشش‏های شفاف محافظ سطوح و ساختارهای زمینه آلی به عنوان جاذب پرتو ماورای بنفش مورد استفاده قرار می‎گیرند. علاوه بر این، مطالعات بر روی بهینه سازی اصلاح و مقدار، پراکندگی یکنواخت نانوذرات و عملکرد نانوپوشش و در نهایت توسعه یک سیستم نانوپوشش جدید حائز اهمیت است. همچنین، مخلوط چند نانو رنگدانه های آلی یا رنگدانه های مختلف در یک سیستم پوشش برای افزایش خواص پوشش روند رو به رشدی است.

در میان این نانوپوشش ها تحقیقات فراوانی در زمینه استفاده از ارگانوسیلانها شده است. تحقیقات مداوم علمی و اقتصادی، بازده تکنولوژی ارگانوسیلانها را به تنهایی یا در ترکیب با مواد دیگر نشان داده که باعث بهبود عملکرد تنوعی از پوشش‏ها خواهد شد. توانایی پیوند کوالان با ترکیبات آلی و معدنی همراه با پایداری ذاتی و انعطاف پذیری این پیوندها موجب بهره وری چندگانه در رنج وسیعی از سیستم های پوششی شده است. ارگانوسیلان ها بلوک های ساختمانی کلیدی در ساخت بین فاز هستند و به این ترتیب، پتانسیل تأثیرگذاری بر عملکرد کامپوزیت نهایی را دارند. ارگانوسیلان ها زمانی محرک چسبندگی موثر هستند که به عنوان افزودنی های یکپارچه یا آغازگر برای رنگ، جوهر، پوشش، چسب مورد استفاده قرار گیرند حتی اگر در معرض شرایط محیطی شدید (به عنوان مثال، دمای بالا، غوطه وری در زیر آب یا اشعه ماوراء بنفش) قرار گیرد. شیمی ارگانوسیلان ها منافع زیادی از جمله چسبندگی به بسترهای سخت، ایجاد پیوند محکم به مراکز فعال آب دوست از طریق پیوند اشتراکی، ایجاد شبکه های درهم نفوذی، جذب اندک رطوبت، پایداری حرارتی، مقاومت در برابر اشعه ماورابنفش، کشش سطحی پایین، کنترل دمای انتقال شیشه ای، کاهش تنش، افزایش سختی سطح، کاهش آلودگی و خواص ضد سایه را برای پوشش سطوح به ارمغان آورده است.

یکی از کاربردهای ارگانوسیلانها توسعه سطوح هوشمند نانوشیشه آبگریز است. استفاده از اکتا متیل سیکلو تتراسیلوکسان برای ایجاد سطح فوق آبگریز که خاصیت دفع آب و خودتمیز شوندگی دارد مقدور است. بنابراین نوع روش سنتز سل-ژل و اورگانوسیلان بعنوان مواد اولیه واکنش که آبگریز کننده شیشه است و سبب افزایش راندمان، سرعت، فرآیند تولید و کیفیت با دوام و ماندگاری طولانی مدت محصول نهایی می شود.