1、法纳纳米材料一、 概述1.1 大气污染越来越严重，大气中的粉尘、水分、油污等物质会对建筑物的表面及室内墙壁、家具表面造成污染。在平顶山，此类情况尤为突出！位于鹰城的我校自然未幸免于难。为了以整洁的形象迎接本科评估，我校对教学楼、图书馆进行了大面积清洗，耗费了大量的人力物力.在安全第一、人工费昂贵，水资源珍贵的情况下。上述做法显然不太适当。为解决这一问题，我们应将目光投向自洁涂料。1.2 凡可以用在基材（如玻璃陶瓷或者木材石材等）表面，依靠涂料本身所具有的疏水和亲水物理特性，能够起到易洁和自洁作用的涂料称为自洁涂料。自洁涂料分为：超疏水自洁涂料和超亲水自洁涂料 。超疏水是指水落在该材料表面，水滴
2、接触角大于 110 度，从外观上看水在该材料表面会形成水珠，如果是在立面上，水珠会在重力的作用下滚落，即不粘水，和“荷叶效应”相似。超亲水是指水落在该材料表面，水滴接触角小于 10 度，从外观上看即水在该材料表面不会形成水滴而是水膜。二、 超疏水和超亲水对比2.1 超疏水材料涂在材料表面给人一种油滑的感觉，填平了我们肉眼看不见的凹凸不平材料表面，使得材料表面光滑均匀，其优点是对水有很强的排斥作用。 缺点：附着性差，不耐摩擦，寿命短，而且不可防油。2.2 超亲水性材料特点：称为光触媒的二氧化钛光催化剂薄膜遇到太阳光或荧光灯、紫外线照射时，能够产生良好的光催化特性而具有超亲水性。利用这种超亲水特性
3、，它使得很小的水滴会聚成大的水滴，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在其上的污渍能够容 易的被水冲走。同时在外界光的激发下会使附着在表面的有机物、污染物变为二氧化碳和水并自动消除。价格便宜，因此特别适合大面积的建筑物外表面。 缺点：纳米二氧化钛必须要有阳光照射，更准确的说是要太阳光 3 中的紫外线的激发才可以起作用，对阳光的依赖性很大，在晚上、阴雨天或者建筑物的背光面效果都不好，由于纳米二氧化钛的强氧化性，它也不能使用在有机物表面。三、 接触角3.1 区别疏水性和亲水性主要的特征就是接触角。为什么有的叶子上的水珠是球形，可以滚来滚去，有的叶子上却很扁，乖乖的呆在一个地方不动？让我们看看下面这幅图
4、：一滴水在固体表面上，整个图中有三个界面。红色的是固体和水的界面，蓝色的是固体和空气的界面，黑色的是水和空气的界面。黑色的的那个界面是弯曲的，如果我们从红色黑色和蓝色交界的地方沿着黑色曲面的方向画一条线来，就叫做那个曲线在那个点的切线。在图中，就是绿色的那条线。红线和绿线之间有个夹角，我们把它叫作“接触角 ”。如果接触角很大，是什么样子呢？当接触角很大的时候，水珠就呈现球形，水和叶子接触的地方（相当于上面这幅图中的红线）非常小，水不会再一个地方呆着，整个水珠可以滚来滚去。如果接触角很小，又会是什么样子呢？这就是一般的叶子上水珠的形状。扁扁的，水和叶面的边界很大（就是红线很长） 。接触角很小，水
5、珠也不能随便移动。进一步想，如果接触角非常小，比如说是零度了，会是什么情况呢？没错，没有蓝色的线了，所有的固体都被水给占了，这就是法纳超亲水性的涂层表现出来的性能。一般来说，超亲水性是指接触角5；超疏水性是指接触角1103.2 接触角物理原因有点抽象我们需要从表面能的概念出发来理解：增加任何两种物质的界面，都需要一定的能量，这个量在数值上等于这两种物质构成的界面的界面张力。我们比较熟知的表面张力是空气和水的界面张力。其实不仅是空气和液体之间，空气和固体，液体和固体之间也存在着界面张力。再看看上面的图，一滴水放在固体表面制造了三种界面：黑色的空气和水的表面，红色的水和固体的界面，还有蓝色的空气和
6、固体的界面。把各自的界面张力乘以界面面积，加起来就得到了整个体系的界面能。具体的数学推导就不作了，我们来考虑两种极端情况。如果气固界面张力很大而液固界面张力很小，显然大自然倾向于把水滴完全铺开， （谁都喜欢干省力气的活） ，这就是洗干净的普通玻璃的情况。相反，如果液固界面张力很大而气固界面张力很小，大自然很倾向于让空气与固体接触而让液体一边呆着，这就是荷叶或者羽毛的情况。而中间的情况，气固和液固两个界面张力谁也没能一统天下，接触角就是双方妥协划分势力范围的结果。其背后的决定因素还是大自然喜欢省力气，即整个体系的表面能最低。在具体划分的时候，空气和液体之间的表面张力也会跳出来插一杠子，所以接触角是由固体、液体、气体三方相互之间的界面张力来决定的。四、 国内厂家纳米二氧化钛型超亲水自洁涂料市场上的代表产品有北京中科赛纳和深圳讯普法纳。
