सेल्फ-क्लीनिंग ग्लास

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सेल्फ-क्लीनिंग ग्लास एक विशिष्ट प्रकार का ग्लास (कांच) होता है जिसकी सतह स्वयं को मैल और धूल से मुक्त रखती है।

ग्लास पर सेल्फ-क्लीनिंग लेप के क्षेत्र को दो श्रेणियों हाइड्रोफोबिक और हाइड्रोफिलिक में विभाजित किया गया है। ये दो प्रकार के लेप दोनों ही पानी की क्रिया के माध्यम से स्वयं को साफ करते हैं जो पहली बूंदों को रोल करके दूसरी बुंदों के लेप के साथ पानी की परत बनाकर धूल के कणो को ग्लास की सतह से साफ कर देते हैं। हालांकि टिटानिया (टाइटेनियम डाइऑक्साइ) पर आधारित हाइड्रोफिलिक लेप में अतिरिक्त गुण होते है, जो सामान्यतः सूर्य के प्रकाश से अवशोषित धूल को रासायनिक क्रिया के माध्यम से पृथक कर सकते हैं।

सेल्फ-क्लीनिंग हाइड्रोफोबिक सतह के लिए आवश्यकताओ का एक बहुत ही उच्च स्थैतिक जल संपर्क कोण θ हैं, जहाँ लेप की जाने वाली स्थिति θ>160° है और एक अपेक्षाकृत बहुत कम रोल-ऑफ कोण (अपवेल्लन कोण) अर्थात एक बूंद के सतह से गिरने के लिए आवश्यक न्यूनतम झुकाव कोण है।[1]

सेल्फ-क्लीनिंग सतह

भौतिक संसाधन विधिओ को आयन उत्कीर्णन, बहुलक विक्षेपण के संपीड़न और प्लाज्मा-रासायनिक जैसी रासायनिक विधि से मोल्डेड बहुलक और मोम के उपयोग के माध्यम से हाइड्रोफोबिक सतहों के प्रारूप के लिए कई तकनीकों को जाना जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अल्ट्रा-हाइड्रोफोबिक लेप हो सकता है।[2] हालाँकि ये सतहें प्रभावी स्वयं-क्लीनर हैं, फिर भी इनमें कई कमियाँ हैं जो अब तक व्यापक अनुप्रयोग को रोकती हैं। हाइड्रोफोबिक पदार्थ का बैच संसाधन एक कीमती और अपेक्षाकृत अधिक समय लेने वाली तकनीक है जो सामान्यतः उत्पादित लेप पर अस्पष्ट होती हैं, जो लेंस और खिड़कियों और दुर्बल सामग्रियों पर इसके अनुप्रयोगों को रोकती हैं। सेल्फ-क्लीनिंग सतह की दूसरी श्रेणी हाइड्रोफिलिक सतह हैं जो धूल को निकालने के लिए केवल पानी के प्रवाह पर निर्भर नहीं होती हैं। प्रकाश के संपर्क में आने पर ये लेप रासायनिक क्रिया से धूल के कणों को सतह से पृथक कर देते हैं। इस प्रक्रिया को फोटोकैटलिसिस प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। कई उत्पादों में हाइड्रोफिलिक सेल्फ-क्लीनिंग लेप के व्यावसायीकरण के अतिरिक्त यह क्षेत्र परिपक्व होने से बहुत दूर है। सेल्फ-क्लीनिंग सतह की मूल प्रक्रिया का परीक्षण और नए लेप की विशेषताओ को नियमित रूप से प्राथमिक साहित्य में प्रकाशित किया जाता हैं।

सेल्फ-क्लीनिंग प्रक्रिया की खोज

पहला सेल्फ-क्लीनिंग ग्लास एक पतली फिल्म टिटानिया लेप पर आधारित था।[3] फिल्म को ऑर्गेनो-टाइटेनेट केलेटेड प्रीकर्सर (उदाहरण के लिए एसिटाइलसिटोन द्वारा केलेटेड टाइटेनियम आइसो-टेट्राप्रोपॉक्साइड) को प्रचक्रण विलेपन द्वारा लगाया जा सकता है। इसके बाद कार्बनिक अवशेषों को उत्तेजित करके जैविक अवशेष बनाने के लिए उच्च तापमान पर ऊष्मा का प्रयोग किया जा सकता है।[4] उस स्थिति में सोडियम ग्लास से नासेंट टाइटेनियम डाइऑक्साइड में विस्तृत हो सकता है, जिससे हाइड्रोफिलिक/उत्प्रेरक प्रभाव में अपेक्षाकृत कमी आ सकती है, जब तक कि निवारक उपाय नहीं किए जाते हैं। ग्लास दो चरणों में स्वयं को साफ करता है। प्रक्रिया का "फोटोकैटलिटिक'' चरण पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करके कांच पर उपस्थित कार्बनिक धूल को पृथक करता है और ग्लास को उच्च हाइड्रोफिलिक बनाता है। सामान्यतः ग्लास हाइड्रोफोबिक होता है। निम्नलिखित "उच्च हाइड्रोफिलिक" अवस्था के समय बारिश धूल के कणों को पृथक कर देती है और लगभग कोई धारियाँ नहीं रहती हैं क्योंकि पानी उच्च हाइड्रोफिलिक सतहों पर समान रूप से प्रसारित होता है।[5]

पहला व्यावसायिक उत्पाद

2001 में पिलकिंगटन ग्लास ने पहली सेल्फ-क्लीनिंग खिड़की, पिलकिंगटन-एक्टिव™ ब्रांड के विकास की घोषणा की, और अगले महीनों में कई अन्य प्रमुख ग्लास कंपनियों ने इसी प्रकार के उत्पाद प्रारम्भ किए थे। जिसके परिणामस्वरूप ग्लास लगभग आज तक सेल्फ-क्लीनिंग लेप का सबसे बड़ा व्यावसायिक अनुप्रयोग है। ये सभी खिड़कियाँ टाइटेनियम डाइऑक्साइड की एक पतली पारदर्शी परत से लेपित होती हैं। यह लेप दो अलग-अलग फोटोकैटलिसिस और हाइड्रोफिलिसिटी गुणों का उपयोग करके दो चरणों में खिड़की को साफ करने का कार्य करता है। सूर्य के प्रकाश मे फोटोकैटलिसिस के कारण लेप खिड़की पर अवशोषित कार्बनिक धूल को रासायनिक क्रिया के रूप से पृथक कर देता है। जब ग्लास बारिश या अन्य पानी से गीला हो जाता है, तो हाइड्रोफिलिसिटी संपर्क कोणों को अपेक्षाकृट बहुत कम मान तक कम कर देता है, जिससे पानी बूंदों के अतिरिक्त एक पतली परत बनाता है और यह परत ग्लास से धूल को साफ कर देती है।

सेल्फ-क्लीनिंग अनुप्रयोगों में टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग

टाइटेनियम डाइऑक्साइड अपने भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण सेल्फ-क्लीनिंग खिड़कियों और सामान्य रूप से हाइड्रोफिलिक सेल्फ-क्लीनिंग सतहों के लिए पसंद किया जाने वाला पदार्थ बन गया है।[citation needed] उच्च हाइड्रोफिलिक अवस्था में यह गैर विषैला होता है और प्रकाश की अनुपस्थिति में रासायनिक क्रिया के रूप मे निष्क्रिय होता है। इसे नियंत्रित करना और पतली परतों में एकत्र करना अपेक्षाकृत सरल होता है और यह एक स्थापित घरेलू रासायनिक पदार्थ है जिसका उपयोग सौंदर्य प्रसाधन और पेंट में रंगद्रव्य (पिग्मेंट) के रूप में और खाद्य योज्य पदार्थ के रूप में किया जाता है।[6]

क्रियाविधि

मेटास्टेबल ऑक्टाहेटड्राइट को सामान्यतः टाइटेनियम की विभिन्न संरचनाओं के बीच सबसे अधिक फोटोकैटलिटिक माना जाता है जो संभवतः उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र के परिणामस्वरूप होता है।[7] इसके अतिरिक्त पराबैंगनी विकिरण ब्रिजिंग क्षेत्रों पर सतह ऑक्सीजन रिक्तियां बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप संबद्ध Ti4+ को Ti3+ सतहों में परिवर्तित किया जाता है जो विघटनकारी जल अवशोषण के लिए अनुकूल होते हैं। ये दोष संभवतः उनके आस-पास के स्थलों के रसायनयुक्त जल के प्रति आकर्षण को प्रभावित करते हैं, जिससे हाइड्रोफिलिक डोमेन बनते हैं, जबकि शेष सतह ओलेओफिलिक से बनी रहती है। हाइड्रोफिलिक डोमेन ऐसे क्षेत्र हैं जहां विघटनकारी पानी को अवशोषित कर लिया जाता है जो ऑक्सीजन रिक्तियों से जुड़ा होता है। जिसको सामान्यतः (110) समतल की दिशा के साथ फोटोजेनरेट (001) किया जाता है, जिसमें ऑक्सीजन ब्रिजिंग सतहें संरेखित होती हैं।

अन्य अनुप्रयोग

इसके अन्य संभावित अनुप्रयोग क्षेत्र कंप्यूटर मॉनिटर और पीडीए स्क्रीन हैं, जहां उंगलियों के चिन्ह अवांछनीय होते हैं।[8]

टाइटेनियम डाइऑक्साइड-आधारित ग्लास मोटे गैर-पारदर्शी पदार्थ जैसे पेंट या सिलिकॉन, वॉटरस्टॉप उंगलियों के चिन्ह या अपक्षय के बाद रक्तस्राव या निर्माण के समय उत्पन्न प्लास्टर धूल को विघटित नहीं कर सकते हैं।[9]

2001 से टीसी-24 "ग्लास-लेप" ग्लास समिति अंतर्राष्ट्रीय आयोग पर फोटोकैटलिटिक सेल्फ-क्लीनिंग लेप के मूल्यांकन के लिए परीक्षण विधियां स्थापित करने का प्रयास किया जा रहा है।[10]

ब्रांड

  • पिलकिंगटन के पिलकिंगटन एक्टिव ब्रांड के विषय में पिलकिंगटन संस्था का दावा है कि यह पहला सेल्फ-क्लीनिंग ग्लास है। पिलकिंगटन एक्टिव™ में सोडा-लाइम सिलिकेट फ्लोट ग्लास पर वायुमंडलीय दाब रासायनिक वाष्प निक्षेपण तकनीक द्वारा एकत्र की गई नैनोक्रिस्टलाइन ऑक्टाहेटड्राइट टाइटेनियम डाइऑक्साइड की 20-30 एनएम परत होती है।[11] जिसका परिणाम अत्यंत अनुकूल दृश्य संचरण और परावर्तन गुणों वाला एक उत्पाद है। जिसमे पिलकिंगटन एक्टिव™ का दृश्य परावर्तन लगभग 7% और दृश्यमान धुंध 1% से अपेक्षाकृत कम है, लेकिन यह 20% आपतित सौर पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करता है जिसका उपयोग सेल्फ-क्लीनिंग प्रक्रिया में किया जाता है। पिलकिंगटन एक्टिव™ लेप प्रबल होता है। सामान्यतः यह स्कॉच टेप या मध्यम यांत्रिक घर्षण के अनुप्रयोग से क्षतिग्रस्त नहीं हो सकता है। पिलकिंगटन का दावा है कि लेप खिड़की के फ्रेम के जीवनकाल तक चल सकता है।
  • पीपीजी उद्योग का सनक्लीन ब्रांड पेटेंट प्रक्रिया द्वारा प्रयुक्त टाइटेनियम डाइऑक्साइड के लेप का भी उपयोग करता है।[12]
  • कार्डिनल ग्लास उद्योग के नीट ग्लास में मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग द्वारा लगाई गई 10 एनएम से कम मोटी टाइटेनियम डाइऑक्साइड परत होती है।[9]
  • एसजीजी एक्वाक्लीन (पहली पीढ़ी केवल हाइड्रोफिलिक 2002[13]) और बायोक्लीन (दूसरी पीढ़ी, फोटोएक्टिव और हाइड्रोफिलिक दोनों 2003[14]) को संत-गोबेन द्वारा बायोक्लीन लेप के रासायनिक वाष्प निक्षेपण द्वारा प्रयुक्त किया जाता है।[15]
  • रीबॉर्ग हिकारी द्वारा निप्पॉन शीट ग्लास को प्रयुक्त किया जाता है।[16]
  • रेन-एक्स

यह भी देखें

  • ईटीएफई और पारदर्शी बहुलक परतों को सेल्फ-क्लीनिंग 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. ↑ "स्व-सफाई कांच". Engadget (in English). Retrieved 2022-11-08.
  9. ↑ 9.0 9.1 Neat Glass Archived 2008-10-06 at the Wayback Machine, Cardinal CG Technical Service Bulletin # CG05-06/06.
  10. ↑ "TC24 reports".
  11. ↑ "Pilkington Activ™ Self-Cleaning Glass". www.pilkingtonselfcleaningglass.co.uk.
  12. ↑ "SunClean glass info".
  13. ↑ "Saint Gobain launches self-cleaning glass"
  14. ↑ "Saint-Gobain Glass launches 2nd generation self-cleaning glass".
  15. ↑ "स्व-सफाई ग्लास - सेंट-गोबेन ग्लास यूके". www.selfcleaningglass.com. Retrieved 2017-07-16.
  16. ↑ Hyoumenkagaku Vol. 26, No. 11, pp. 700―703, 2005, T. Anzaki, movie Archived 2011-07-22 at the Wayback Machine
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