玻璃幕墻是一種美觀新穎的建筑墻體裝飾方法，能充分體現(xiàn)建筑師的想象力，展示建筑物的現(xiàn)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耐污性差的問(wèn)題。尤其在大氣含塵量較多、空氣污染嚴(yán)重、干旱少雨的北方地區(qū)，玻璃幕墻極易蒙塵納垢，出現(xiàn)色澤不均勻，波紋各異，使得光反射不可控，導(dǎo)致光環(huán)境雜亂，破壞城市景觀。

　　由于玻璃幕墻上所粘附的污垢種類(lèi)不同，結(jié)合力和結(jié)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(duì)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(jī)溶劑，清洗后易對(duì)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(dāng)前研究的重點(diǎn)。

　　國(guó)內(nèi)自潔玻璃研究現(xiàn)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(guó)國(guó)內(nèi)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(zhǎng)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(dá)到自潔的目的。已有研究表明可以將空氣中有機(jī)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(yīng)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(rùn)玻璃和污染物，最終通過(guò)水的重力將附著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。在紫外線的照射下，光觸媒對(duì)有機(jī)物會(huì)有分解作用，對(duì)于無(wú)機(jī)物不產(chǎn)生任何作用。

　　現(xiàn)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(zhǎng)要在385nm以下，僅采用紫 外線才能起光催化作用，而太陽(yáng)輻射能量中紫外線只占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(yīng)。

　　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(guó)內(nèi)自潔玻璃研究報(bào)告還未涉及此問(wèn)題。自潔玻璃的壽命長(zhǎng)短可從兩方面來(lái)考慮，一方面是玻璃表面涂覆半導(dǎo)體膜材料會(huì)在光催化反應(yīng)中被降解；另一方面是半導(dǎo)體膜在長(zhǎng)期反復(fù)受紫外線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(yīng)用的可行性。

　　專(zhuān)用納米自清潔涂層問(wèn)世

　　最近中國(guó)科學(xué)院過(guò)程分析所的納米粉體大規(guī)模制備與應(yīng)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(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜的研究，在國(guó)內(nèi)第一次將無(wú)機(jī)納米粒子引入有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜的研究，在國(guó)內(nèi)第一次將無(wú)機(jī)納米粒子引入有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化膜來(lái)提高基材各項(xiàng)性能的實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)過(guò)多年的研究和探索，成功研制出多種納米復(fù)合涂層。由于該涂層制備過(guò)程中，應(yīng)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(duì)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(kù)侖力與玻璃結(jié)合。涂層體系本身與玻璃表面形成共價(jià)鍵牢固結(jié)合，耐久性?xún)?yōu)異。同時(shí)，涂層特有的疏水性能使得含有機(jī)物、無(wú)機(jī)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(yīng)。涂層對(duì)靜電具有緩沖和導(dǎo)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(duì)玻璃進(jìn)行在線敷膜，設(shè)備費(fèi)用低，易操作。具體有三種加工方式：烘烤（溫度在15oC左右）、反復(fù)擦拭噴涂表面、毛刷打磨噴涂面。

　　相關(guān)性能檢測(cè)

　　接觸角。實(shí)際當(dāng)中，玻璃表面與水的接觸角變化很大。通過(guò)接觸角測(cè)試儀測(cè)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其上形成水紋，具有良好的自潔性能。

　　透射系數(shù)。涂敷納米涂層的玻璃樣板委托國(guó)家化工建筑材料測(cè)試中心按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18915.1-18915.2-2002）進(jìn)行透射系數(shù)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，涂敷前后透射系數(shù)分別為77.12、79.36，透射系數(shù)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(guó)家化工建筑材料測(cè)試中心根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T16422.2-1999）進(jìn)行人工加速老化測(cè)試。測(cè)試條件為l輻照強(qiáng)度0.5W/m²，黑板溫度65oc+_3oC，相對(duì)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(xiàn)象。總色差E為1.03，變色零級(jí)，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(duì)玻璃涂層表面形相貌和厚度進(jìn)行測(cè)試，涂層厚度約為2um，玻璃表面平整、光潔。

　　附著力按照GB/T9286-1998來(lái)考察涂層附著力即結(jié)合強(qiáng)度，采用20o單刃刀具間隔2mm對(duì)涂層進(jìn)行劃格，與標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)結(jié)果分級(jí)圖比較，十字交叉切割區(qū)無(wú)任何脫落，說(shuō)明涂層與玻璃結(jié)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(xiàn)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(duì)玻璃涂層進(jìn)行升級(jí)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(guī)模化加工的納米材料才能應(yīng)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(guī)模生產(chǎn)以及應(yīng)用的實(shí)例還不多，還需要在生產(chǎn)和應(yīng)用中不斷探索和改進(jìn)。