سایت 118 گلس،​تخصصي ترين سايت صنعت شيشه کشور
 سایت 118 گلس،​تخصصي ترين سايت صنعت شيشه کشور
نتایج حاصل از کاربرد نانو فناوری در صنعت تولید شیشه

نتایج حاصل از کاربرد نانو فناوری در صنعت تولید شیشه

در این زمینه به فناوری بکار رفته در ساخت شیشه های خود تمیز شونده ، تشریح عملکرد سطوح دفع آب ، سطوح آبدوستی و مکانیزم خـود تمیز شوندگـی اشاره گردیـده است . همچنین عملکـرد شیشه های رنگی حاوی نانو ذرات و شیشه های ذخیره کننده انرژی بیان گردیده است .
مقدمه :
امروزه پیشرفت فعالیت ها در حوزه نانو مواد با پشتوانه و سرمایه های روز افزون مالی ادامه دارد و شرکتها به دنبال شناخت روشهای جدید هستند . پیشرفت در روش های تولید با کیفیت و بازدهی محصول را بهبود می بخشد و باعث ایجاد افقی روشن در زمینه تولید انبوه می گردد . عمومی شدن بحث فناوری نانو و سود دهی بالای آنها موجب شده تا بیشتر محققان در زمینه گسترش کاربردهای فناوری نانو به کار خود ادامه دهند . نیرومحرکه همه این فعالیتها ، گسترش مداوم نانو مواد به علاوه خصوصیات و قابلیتهای جدیدی است که کشف شده است . همچنین برای افزایش تعداد تقاضا برای نانو مواد ، نوآوریهایی انجام می شود تا عملکرد آنها اصلاح یافته و سود دهی افزایش یابد . در بسیاری از حوزه ها مانند خودرو که صنایع در آن به حد رشد رسیده اند ، استفاده از نانو مواد در واقع تلاش برای مرگ و زندگی است . به عبارت دیگر استفاده از نانو مواد در این صنایع و دیگر صنایع به عنوان روش کسب برتری در بازار ، دائماً در حال گسترش است . بنابراین در این مقاله به کاربردهای فناوری نانو در صنعت تولید شیشه خودرو و مزایای استفاده از این فناوری ها اشاره گردیده است و تحقیقاتی که در این زمینه در مرکز تحقیقات شرکت سایپا شیشه در این خصوص صورت گرفته است ، بیان گردیده است .

الف ) شیشه های خود تمیز شونده :

شیشه های خود تمیز شونـده (‌ فتوکاتالیتی + آب دوستی ) از سـال 2002 در بـازار در دسترس بوده اند و هـر روز نیاز و تقاضا استفاده از آن شیشه هـا افزایش می یابد که برای عمـل خـود تمیز شوندگی این شیشه ها نور UV به عنوان یک پیش شرط لازم است . بنابراین شیشه هـا را می توان تنها برای سطوح خارجی بکار برد . با اعمال پوشش خـاص ( اکسیدتیتانیوم ) و بکارگیـری UV که در بخشی از نور خورشید وجود دارد ، تشکیل اکسیژنی فعال بر روی سطح شیشه تسریع می گردد.

این اکسیژن به لکه های چربی آلی روی سطح شیشه حمله کرده و با تجزیه سطح تماس بین شیشه و چربی چسبندگی کاهش می یابد و چربی می تواند بهتر شسته شود ، بنابراین چربی بطور کامل خـارج می شود . به طور طبیعـی شیشه هایی با ترکیبی از خواص فتوکاتالیتی و آب دوستی تحت عنـوان شیشه های خود تمیز شونده نامیده می شوند.

در ساخت شیشه ، لیزرهای فتوکاتالیتی روی نوارهای شیشه ای داغ در دمای بالای c ° 600 پاشیده می شوند . این فرآیند پوشش دهی پیرولیز ( PYROLYSIS )‌ نامیده می شود که از دهـه 60 برای محافظت در برابر اشعه خورشید و پوشش های عایق حرارتی استفاده شده است . پوشش های فتوکاتالیتی بسیار پایدارند و نیاز به تجدید و بازسازی دوباره ندارند . پوشش های با ضخامت 40 نانومتر را می توان به روش CVD اعمال نمود .

عمل دفع چربی و سطوح تمیز شونده روی سطح شیشه :

lسطوح دفع آب ( HYDROPHOBIA ) :

ـ با بکار بردن پوشش های خاص ، امکان افزایش کشش سطحی شیشه وجود دارد . احتمالاً بهترین مثال شناخته شده ، سطح یک جسمی است که به تازگی واکس زده شده است . در این حالت به راحتی می توان اثر آب گریزی را مشاهده کرد . به دلیل کشش سطحی افزایش یافته ، آب دفع شده و به شکل دانه هایی جریان می یابد . در این حالت به دلیل آنکه سطح واکس زده شده است ، آب نمی تواند به سطح بچسبد . در واقع به دلیل همین رفتار آب است که به این ویژگی آب گریزی گفتـه می شـود . HYDRO آب است و PHOBIA به معنای تـرس می باشـد. در واقـع اصطلاح HYDROPHOBIA ترس آب را از چیزی بنام سطح توصیف می کند .
ـ دراین حالت آب به شکل قطرات و دانه هایی متراکم و به دنبال این رفتارسعی می کند که از سطح فرار کند . عمل تمیز کنندگی این پوشش ها به این علت است که نه تنها آب ، بلکه لکه چربی ها و آلودگی ها نیز قادر به چسبیدن به سطح نیستند و همین باعث می شود که اگر بر روی سطح آب ریخته شود یا بعدها باران ببارد ، سطح شسته می شود . ( لکه چربی ها دفع می گردند و سطح به راحتی تمیز می شود . )
ـ به دلیل کشش سطحی بالاتر ، نیاز است قطرات آب قبل از چکیدن وزن بالاتری بدست آورند. قطرات کوچک به اندازه کافی سنگین نبوده و حتی بر روی سطوح لعاب کاری شده ممکن است خشک شده و بر روی شیشه بصور لک و خال ، اثرات آنها باقی بماند . هر آلودگی چسبنده از سطوح HYDROPHOBIA خیلی آسان تر از سطح یک شیشه معمولی می توانند خارج شوند .
تشکیل فیلم :HYDROPHILIC

ـ با عمل آب دوستی (‌HYDROPHILIC به معنی دوست داشتن ) کشش سطحی کم می شود. در چنین حالتی قطرات آب بر روی سطح پخش شده و یک فیلم آب بر روی سطح تشکیل می دهند . تشکیل این فیلم آب دو مزیت دارد : مقدار یکسانی آب سطح بزرگتری را خیس می کند . این عمل بطور طبیعی راندمان تمیز کـاری را در مقایسـه با سطح شیشه های معمولـی بهبود می بخشد . دوم این که هیچ قطره بارانی بعد از باران باقی نمی ماند و فیلم آب جریان می یابد . بدین ترتیب شیشه سریعتر خشک شده و هیچ اثری از لکه باران روی شیشه باقی نمی ماند.

مکانیزم خود تمیز شوندگی :

ـ تیتانیا یک ماده نیمه هادی است که باند ممنوعه نسبتاً وسیع ( حدود2/3 الکترون ولت ) دارد. وقتی یک پرتو نور با انرژی مساوی یا بالاتر از 2/3 الکترون – ولت به آن بتابد ، الکترون از باند ظرفیت خارج شده و به باند هدایت می رود . بدین ترتیب یک حفره در باند ظرفیت و یک الکترون در باند هدایت ایجاد خواهد شد . در نتیجه این عمل یک جفت الکترو – حفره بوجود می آید . یون های هیدروکسیل ( OH ) در داخل حفره می افتد و منجر به تشکیل رادیکال های هیدروکسیلی می شوند که عاملین اکسیداسیون بسیار قوی هستند .
وقتی که تله ها برای الکترون ها گونه های اکسیژنی باشند ، منجر به تشکیل گونه های سوپر اکسیدی O 2 می شوند که عوامل کاهنده قوی هستند . تولید این عوامل کاهنده و اکسید کننده قوی سبب می شوند تا ماده آلی به CO 2 یا H2O تبدیل شود . بدین ترتیب قدرت چسبندگی ماده آلی روی سطح شیشه کم شده و محصولات تولید شده حاصل از واکنش چربی ها با پوشش در اثر وزش باد یا بارش آب باران از سطح جدا می شوند.
ـ در محیط هایی که میزان نور و اشعه UV برای فعال شدن خاصیت کاتالیستی کافی نباشد ، انرژی برای خارج کردن الکترون های باند ظرفیت تیتانیا کم است . برای کاهش باند ممنوعه تیتانیا اگر بخواهیم دوباره جفت الکترون – حفره ها را با هم ترکیب کنیم ، به دنبال آن خاصیت فتوکاتالیستی کم می شود
برای رفع این مسئله یک راه مناسب برای کاهش باند ممنوعه تیتانیا دپ کردن یون های فلزی به تیتانیا است . به دنبال این کار خاصیت فتوکاتالیستی ، آنتی باکتریال و خود تمیز شوندگی تا حد زیادی بهبود می یابد .

ـ مزایا و ویژگی های شیشه های خود تمیز شونده:

  • پس زدن آب و روغن از روی سطوح
  • عدم چسبیدن آلودگی و کثافات بر روی سطوح
  • پاک شدن گل و لای بوسیله آب باران
  •  عدم رسوب گرفتن سطوح
  •  ممانعت از خوردگی شیشه
  • بکار بردن این شیشه ها در خودرو باعث می شود سطح شیشه اتومبیل تا 000/50 کیلومتر بدون برف پاک کن تمیز بماند
  • افزایش استحکام و مقاومت شیشه در برابرخش افتادگی
  • جلوگیری از تشکیل اثر انگشت روی شیشه
  • تا 20 % شیشه روشن تر و شفاف تر می شود
  • تا 30 % سطح شیشه یکنواخت تر می شود
  • افزایش دید از طریق شیشه در شرایط بد آب و هوایی
  • کاهش انتقال صدا تا 24 % در مقایسه با شیشه های معمولی
  • کاهش مقدار عبور اشعه UV از شیشه بدین ترتیب از کدر شدن سطوح کنترلی و داشبرد جلوگیری می شود
  • شیشه تا مدت زمان طولانی تمیز باقی می ماند

ب ) شیشه های رنگی حاوی نانو ذرات:

در سال های اخیر نوع جدیدی از بدنه های فلورسان بسیار درخشان شامل یک شیشه حاوی ذرات نانویی نیمه هادی پراکنده ساخته شده اند . این بدنه ها بر خلاف بدنه های فلورسانی که تاکنون گسترش یافته اند ، می توانند نور مرئی را از هـر طول موجـی جذب کند . در این شیشه هـا ذرات نیمه هادی ، پایداری بالا و چسبندگی یکنواختی با بدنه فلورسان دارند . بدین ترتیب می توان این شیشه ها را برای توسعه قطعات مختلف بکار برد .
بخش پژوهشی فتونیک انستیتو بین المللی تکنولوژی و علوم صنعتی پیشرفته ( AIST ) اولین بار توانسته است نوع جدیدی از شیشه های فلورسان با روشنایی حدود سه برابر بدنه های شیشه های معمولی را تولید نماید . این شیشه برخی خواص خیلی عالی نظیر شفافیت ، استحکام مکانیکی ، مقاومت حرارتی و پایداری شیمیایی را دارد.

ج ) شیشه های ذخیره کننده انرژی :

امروزه توسعه فن آوری تولید پوششهای چند لایه (window film ) توانسته است مشکلات متعدد کاربرد شیشه در اتومبیل ها را به میزان قابل توجهی رفع نماید . چنین محصولاتی معمولاً‌ از 6 لایه بهم فشرده تشکیل شده اند و هر لایه منشاء ایجاد خاصیت مشخصی میباشد . ضخامت نهایی این محصولات حدود 50 میکرون است و برای نصب آنها هیچ احتیاجی به خارج کردن شیشه ها و یا تعویض آنها نخواهد بود .

اشتراک گذاری

مطالب مرتبط

دیدگاهی بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.


+ هشت = 9