सेल्फ-क्लीनिंग ग्लास

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सेल्फ-क्लीनिंग काँच एक विशिष्ट प्रकार का ग्लास होता है जिसकी सतह खुद को गंदगी और गंदगी से मुक्त रखती है।

कांच पर स्व-सफाई कोटिंग्स के क्षेत्र को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: जल विरोधी और हाइड्रोफिलिक। ये दो प्रकार की कोटिंग दोनों ही पानी की क्रिया के माध्यम से खुद को साफ करती हैं, पहली बूंदों को रोल करके और दूसरी कोटिंग पानी की परत बनाकर जो गंदगी को बहा ले जाती है। हालाँकि, रंजातु डाइऑक्साइड (टाइटेनियम डाइऑक्साइड) पर आधारित हाइड्रोफिलिक कोटिंग्स में एक अतिरिक्त गुण होता है: वे सूर्य के प्रकाश में अवशोषित गंदगी को रासायनिक रूप से तोड़ सकते हैं।

स्व-सफाई हाइड्रोफोबिक सतह के लिए आवश्यकताएं एक बहुत ही उच्च स्थैतिक जल संपर्क कोण θ हैं, अक्सर उद्धृत की जाने वाली स्थिति θ>160° है, और एक बहुत कम रोल-ऑफ कोण है, यानी एक बूंद के लुढ़कने के लिए आवश्यक न्यूनतम झुकाव कोण सतह।[1]


स्वयं-सफाई वाली सतहें

मोल्डेड पॉलीमर और मोम के उपयोग के माध्यम से हाइड्रोफोबिक सतहों के पैटर्निंग के लिए, आयन नक़्क़ाशी और पॉलिमर मोतियों के संपीड़न जैसे भौतिक प्रसंस्करण विधियों द्वारा, और प्लाज्मा-रासायनिक खुरदरापन जैसे रासायनिक तरीकों से कई तकनीकों को जाना जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अल्ट्रा हो सकता है। -हाइड्रोफोबिक कोटिंग्स.[2] हालाँकि ये सतहें प्रभावी स्वयं-क्लीनर हैं, फिर भी इनमें कई कमियाँ हैं जो अब तक व्यापक अनुप्रयोग को रोकती हैं। हाइड्रोफोबिक सामग्री का बैच प्रसंस्करण एक महंगी और समय लेने वाली तकनीक है, और उत्पादित कोटिंग्स आमतौर पर धुंधली होती हैं, जो लेंस और खिड़कियों और नाजुक सामग्रियों पर अनुप्रयोगों को रोकती हैं। स्व-सफाई सतहों की दूसरी श्रेणी हाइड्रोफिलिक सतहें हैं जो गंदगी को धोने के लिए केवल पानी के प्रवाह पर निर्भर नहीं होती हैं। प्रकाश के संपर्क में आने पर ये कोटिंग्स रासायनिक रूप से गंदगी को तोड़ देती हैं, इस प्रक्रिया को फोटोकैटलिसिस के रूप में जाना जाता है। कई उत्पादों में हाइड्रोफिलिक स्व-सफाई कोटिंग के व्यावसायीकरण के बावजूद, यह क्षेत्र परिपक्व होने से बहुत दूर है; स्वयं-सफाई के मूलभूत तंत्रों की जांच और नई कोटिंग्स की विशेषताएं नियमित रूप से प्राथमिक साहित्य में प्रकाशित की जाती हैं।

स्वयं-सफाई व्यवहार की खोज

पहला स्व-सफाई ग्लास एक पतली फिल्म टाइटेनियम डाइऑक्साइड कोटिंग पर आधारित था।[3] फिल्म को ऑर्गेनो-टाइटेनेट केलेटेड प्रीकर्सर (उदाहरण के लिए एसिटाइलसिटोन द्वारा केलेटेड टाइटेनियम आइसो-टेट्राप्रोपॉक्साइड) की स्पिन कोटिंग द्वारा लगाया जा सकता है, इसके बाद कार्बनिक अवशेषों को जलाने और एनाटेज चरण बनाने के लिए ऊंचे तापमान पर गर्मी उपचार किया जा सकता है। उस स्थिति में, सोडियम कांच से नवजात टाइटेनियम डाइऑक्साइड में फैल सकता है, जिससे हाइड्रोफिलिक/उत्प्रेरक प्रभाव में गिरावट आ सकती है।[4] जब तक कि निवारक उपाय नहीं किये जाते। कांच दो चरणों में स्वयं को साफ करता है। प्रक्रिया का फोटोकैटलिटिक चरण पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करके कांच पर मौजूद कार्बनिक गंदगी को तोड़ता है और कांच को सुपरहाइड्रोफिलिक बनाता है (सामान्य तौर पर कांच हाइड्रोफोबिक होता है)। निम्नलिखित सुपरहाइड्रोफिलिक चरण के दौरान, बारिश गंदगी को धो देती है, लगभग कोई धारियाँ नहीं छोड़ती, क्योंकि पानी सुपरहाइड्रोफिलिक सतहों पर समान रूप से फैलता है।[5]


पहला व्यावसायिक उत्पाद

2001 में, Pilkington ग्लास ने पहली स्व-सफाई विंडो, पिलकिंगटन एक्टिव™ के विकास की घोषणा की, और अगले महीनों में कई अन्य प्रमुख ग्लास कंपनियों ने इसी तरह के उत्पाद जारी किए। नतीजतन, ग्लेज़िंग शायद आज तक स्व-सफाई कोटिंग्स का सबसे बड़ा व्यावसायिक अनुप्रयोग है। ये सभी खिड़कियाँ टाइटेनियम डाइऑक्साइड की एक पतली पारदर्शी परत से लेपित हैं। यह कोटिंग दो अलग-अलग गुणों का उपयोग करते हुए, दो चरणों में खिड़की को साफ करने का काम करती है: फोटोकैटलिसिस और हाइड्रोफिलिसिटी। सूरज की रोशनी में, फोटोकैटलिसिस के कारण कोटिंग खिड़की पर सोखी हुई कार्बनिक गंदगी को रासायनिक रूप से तोड़ देती है। जब कांच बारिश या अन्य पानी से गीला हो जाता है, तो हाइड्रोफिलिसिटी संपर्क कोणों को बहुत कम मान तक कम कर देती है, जिससे पानी बूंदों के बजाय एक पतली परत बनाता है, और यह परत गंदगी को धो देती है।

स्वयं-सफाई अनुप्रयोगों में टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग

टाइटेनियम डाइऑक्साइड अपने अनुकूल भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण स्वयं-सफाई खिड़कियों और सामान्य रूप से हाइड्रोफिलिक स्वयं-सफाई सतहों के लिए पसंद की सामग्री बन गया है।[citation needed] न केवल टाइटेनियम डाइऑक्साइड सूरज की रोशनी में गंदगी को फोटोकैटलिस करने और सुपरहाइड्रोफिलिक अवस्था तक पहुंचने में अत्यधिक कुशल है, बल्कि यह गैर विषैले, प्रकाश की अनुपस्थिति में रासायनिक रूप से निष्क्रिय, सस्ता, संभालने में अपेक्षाकृत आसान और पतली फिल्मों में जमा होने वाला है और एक स्थापित घरेलू उत्पाद है। वह रसायन जिसका उपयोग सौंदर्य प्रसाधनों और पेंट में रंगद्रव्य के रूप में और खाद्य योज्य के रूप में किया जाता है।[6]


तंत्र

मेटास्टेबल एनाटेज़ चरण को आमतौर पर टाइटेनियम की बहुरूपी संरचनाओं के बीच सबसे अधिक फोटोकैटलिटिक माना जाता है, संभवतः आमतौर पर उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र के परिणामस्वरूप।[7] इसके अलावा, पराबैंगनी विकिरण ब्रिजिंग स्थलों पर सतह ऑक्सीजन रिक्तियां बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रासंगिक टीआई का रूपांतरण होता हैTe पर 4+ साइटें3+ साइटें जो विघटनकारी जल सोखने के लिए अनुकूल हैं।[8] ये दोष संभवतः उनके आस-पास के स्थलों के रसायनयुक्त पानी के प्रति आकर्षण को प्रभावित करते हैं, जिससे हाइड्रोफिलिक डोमेन बनते हैं, जबकि शेष सतह ओलेओफिलिक बनी रहती है। हाइड्रोफिलिक डोमेन ऐसे क्षेत्र हैं जहां विघटनकारी पानी को सोख लिया जाता है, ऑक्सीजन रिक्तियों से जुड़ा होता है जो अधिमानतः (110) विमान की [001] दिशा के साथ फोटोजेनरेट किया जाता है; उसी दिशा में जिसमें ऑक्सीजन ब्रिजिंग साइटें संरेखित होती हैं।[9]


अन्य अनुप्रयोग

अन्य संभावित अनुप्रयोग क्षेत्र कंप्यूटर मॉनिटर और व्यक्तिगत डिजिटल सहायक स्क्रीन हैं, जहां उंगलियों के निशान अवांछनीय हैं।[10] टाइटेनियम डाइऑक्साइड-आधारित ग्लास मोटे गैर-पारदर्शी जमाव को विघटित नहीं कर सकता है, जैसे कि पेंट या सिलिकॉन, पानी बंद उंगलियों के निशान या अपक्षय के बाद रक्तस्राव, या निर्माण के दौरान उत्पन्न प्लास्टर धूल।[11]

2001 से TC24 कोटिंग्स ऑन ग्लास कमेटी कांच पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग ग्लास पर फोटोकैटलिटिक सेल्फ-क्लीनिंग कोटिंग्स के मूल्यांकन के लिए परीक्षण विधियां स्थापित करने का प्रयास कर रही है।[12]


ब्रांड

  • पिलकिंगटन के पिलकिंगटन एक्टिव ब्रांड के बारे में कंपनी का दावा है कि यह पहला स्व-सफाई ग्लास है। पिलकिंगटन एक्टिव™ में सोडा-लाइम सिलिकेट फ्लोट ग्लास पर वायुमंडलीय दबाव रासायनिक वाष्प जमाव तकनीक द्वारा जमा की गई नैनोक्रिस्टलाइन एनाटेज़ टाइटेनियम डाइऑक्साइड की 20-30 एनएम परत होती है।[13] परिणाम अत्यंत अनुकूल दृश्य संचरण और परावर्तन गुणों वाला एक उत्पाद है; एक्टिव™ का दृश्य परावर्तन लगभग 7% और दृश्यमान धुंध 1% से कम है, लेकिन यह 20% आपतित सौर यूवी प्रकाश को अवशोषित करता है जिसका उपयोग स्व-सफाई प्रक्रिया में किया जाता है। कोटिंग भी मजबूत है और स्कॉच टेप या मध्यम यांत्रिक घर्षण के अनुप्रयोग से क्षतिग्रस्त नहीं हो सकती है; पिलकिंगटन का दावा है कि कोटिंग खिड़की के फ्रेम के जीवनकाल तक चलेगी।
  • पीपीजी इंडस्ट्रीज का सनक्लीन ब्रांड पेटेंट प्रक्रिया द्वारा लागू टाइटेनियम डाइऑक्साइड की कोटिंग का भी उपयोग करता है।[14]
  • कार्डिनल ग्लास इंडस्ट्रीज के नीट ग्लास में मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग द्वारा लगाई गई 10 एनएम से कम मोटी टाइटेनियम डाइऑक्साइड परत होती है।[11]
  • एसजीजी एक्वाक्लीन (पहली पीढ़ी, केवल हाइड्रोफिलिक, 2002[15]) और बायोक्लीन (दूसरी पीढ़ी, फोटोएक्टिव और हाइड्रोफिलिक दोनों, 2003[16]) संत-गोबेन द्वारा।[17] बायोक्लीन कोटिंग रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा लगाई जाती है।
  • निप्पॉन शीट ग्लास द्वारा रीबॉर्ग हिकारी।[18]
  • वर्षा-एक्स

यह भी देखें

  • ईटीएफई फिल्में, पारदर्शी पॉलिमर फिल्में जिन्हें स्वयं-सफाई के रूप में वर्णित किया गया है

संदर्भ

  1. ↑ Marmur, A. Langmuir 20, 3517–3519, (2004).
  2. ↑ Roach, P., Shirtcliffe, N. J. & Newton, M. I. Soft Matter 4, 224–240, (2008).
  3. ↑ Paz, Y.; Luo, Z.; Rabenberg, L.; Heller, A. (1995-11-01). "कांच पर फोटोऑक्सीडेटिव स्व-सफाई पारदर्शी टाइटेनियम डाइऑक्साइड फिल्में". Journal of Materials Research (in English). 10 (11): 2842–2848. Bibcode:1995JMatR..10.2842P. doi:10.1557/JMR.1995.2842. ISSN 2044-5326. S2CID 138230137.
  4. ↑ Paz, Y.; Heller, A. (1997). "Photo-oxidatively self-cleaning transparent titanium dioxide films on soda lime glass: The deleterious effect of sodium contamination and its prevention". Journal of Materials Research (in English). 12 (10): 2759–2766. Bibcode:1997JMatR..12.2759P. doi:10.1557/JMR.1997.0367. ISSN 0884-2914. S2CID 135908071.
  5. ↑ "इको ग्लास सूर्य की रोशनी से स्वयं को साफ करता है" (in British English). 2004-06-08. Retrieved 2022-11-08.
  6. ↑ http://www.mchnanosolutions.com/references/titaniumdioxide.pdf[bare URL PDF]
  7. ↑ the Anatase to Rutile Transformation ART, J.Mat.Sci.2011
  8. ↑ Assadi, MHN (2016). "The effects of copper doping on photocatalytic activity at (101) planes of anatase TiO 2: A theoretical study". Applied Surface Science. 387: 682–689. arXiv:1811.09157. Bibcode:2016ApSS..387..682A. doi:10.1016/j.apsusc.2016.06.178. S2CID 99834042.
  9. ↑ Wang, Rong; Hashimoto, Kazuhito; Fujishima, Akira; Chikuni, Makota; Kojima, Eiichi; Kitamura, Atsushi; Shimohigoshi, Mitsuhide; Watanabe, Toshiya (1997). "प्रकाश-प्रेरित उभयचर सतहें". Nature (in English). 388 (6641): 431–432. Bibcode:1997Natur.388..431W. doi:10.1038/41233. ISSN 0028-0836.
  10. ↑ "स्व-सफाई कांच". Engadget (in English). Retrieved 2022-11-08.
  11. ↑ 11.0 11.1 Neat Glass Archived 2008-10-06 at the Wayback Machine, Cardinal CG Technical Service Bulletin # CG05-06/06.
  12. ↑ "TC24 reports".
  13. ↑ "Pilkington Activ™ Self-Cleaning Glass". www.pilkingtonselfcleaningglass.co.uk.
  14. ↑ "SunClean glass info".
  15. ↑ "Saint Gobain launches self-cleaning glass"
  16. ↑ "Saint-Gobain Glass launches 2nd generation self-cleaning glass".
  17. ↑ "स्व-सफाई ग्लास - सेंट-गोबेन ग्लास यूके". www.selfcleaningglass.com. Retrieved 2017-07-16.
  18. ↑ Hyoumenkagaku Vol. 26, No. 11, pp. 700―703, 2005, T. Anzaki, movie Archived 2011-07-22 at the Wayback Machine
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