"זכוכית ניקוי קלה", המכונה גם באופן חיוני "זכוכית נקייה עצמית" או "זכוכית נקייה אוטומטית" בעסקים. בדרך כלל זה מתייחס ליישום של ציפוי מיוחד על פני הזכוכית, מה שמקשה על אבק או נוזלים מלוכלכים (כולל נוזלים המכילים מים ואפילו נוזלים המכילים שמן) כדי לדבוק במשטח הזכוכית או שניתן יהיה לשטוף אותו בקלות על ידי מים (או מי גשמים). באופן זה, משטח הזכוכית קל מאוד לשמור על ניקיון, להפחית את הבעיה בניקוי פני הזכוכית וגם לחסוך את משאבי המים הנדירים יותר ויותר.
סוג ציפוי מיוחד זה מכונה "ציפוי קל לניקוי" או "ציפוי לניקוי עצמי". זה פותח על ידי ניצול שני מאפיינים פיזיים בסיסיים שיש לאובייקטים באופיים. מה שנקרא זכוכית קל לניקוי הוא סוג של זכוכית עם משטח שיש לו הידרופוביות גבוהה הדומה לאפקט הלוטוס, ומונע מהדבקות במלואם לזכוכית. זה גורם למתח פני השטח של טיפות מים ליצירת צורה דמויי דמעה, ומאפשר לטיפות המים להחליק באופן טבעי ולהסיר אבק, ובכך נותן לזכוכית אפקט קל לניקוי. אבק לא יכול לצבור, ועם הזמן, ההשפעה שונה באופן משמעותי מכתמי המים המצטברים על זכוכית רגילה.
מאפיינים בסיסיים
התופעות של שני מאפיינים פיזיים בסיסיים מנוגדים, כלומר:
א. הידרופוביות (המכונה גם "הידרופוביות", אנגלית: הידרופוב): זה מתייחס להשפעה הדוחה החזקה של מולקולות החומר על מים. כאשר מים נמצאים על פני השטח של חפץ הידרופובי, הם יוצרים זווית מגע גדולה והופכת לצורת טיפה. עלים הלוטוס שאנו רואים לעתים קרובות יש השפעה זו.
B. הידרופיליות (אנגלית: הידרופיל): זה מתייחס ליכולתן של מולקולות ליצור קשרים חולפים עם מולקולות מים באמצעות קשרי מימן, מה שמקל במיוחד על מים לשלב עם משטחים הידרופיליים. תופעת הנימים שאנו רואים לעתים קרובות מבוססת על עיקרון זה.
תצוגת קטע זכוכית. תצוגת קטע זכוכית
ניתן לסווג את "הציפויים הקלים לניקוי" או "ציפויים לניקוי עצמי" הזמינים בשוק למשטחי זכוכית וקרמיקה לשלוש קטגוריות:
הסוג הראשון: המרכיב העיקרי שלו הוא סיליקון (או שרף אורגני סיליקון) או חומרים שומניים אחרים. כאשר הוא מיושם על פני החומר, הוא נותן תחושה חלקה ושומנית. עם זאת, הוא אינו מגיב עם מולקולות הסיליקה על פני החומר ליצירת סרט ננו חזק. במקום זאת, הוא רק ממלא את פני השטח הלא אחידים של החומר הבלתי נראה לעין בלתי מזוינת, מה שהופך את פני החומר לחלק ואחיד, היתרון שלו הוא שיש לו השפעה דוחה חזקה על מים (אך לא על שמן), אך חסרוןו הוא הידבקות לקויה. בפרק זמן קצר יחסית (6 עד 12 חודשים), רכושם של מים דוחים יופחת משמעותית.
הקטגוריה השנייה: המרכיב העיקרי הוא טיטניום דו חמצני (TIO2). לאחר ציפוי שכבה של סרט טיטניום דו חמצני על זכוכית, לטיטניום דו חמצני יש סופר -הידרופיליות בגלל תכונותיו הפוטו -קטליטיות המצוינות תחת פעולה של אנרגיית אור (אולטרה סגולה). על ידי ניצול רכוש סופר-הידרופילי זה (בניגוד לרכוש ההידרופובי של ציפוי חותם הזהב), הוא מאפשר טיפות מים קטנות מאוד להתלכד לגדולות, אשר לאחר מכן נופלות תחת כוח הכובד. כתוצאה מכך, ניתן לשטוף את הכתמים הדבקים בקלות על ידי מים, ומעניקים לזכוכית מאפיין קל לניקוי. לכן הוא מתאים במיוחד לזכוכית אדריכלית חיצונית. היתרון שלה הוא שהוא זול, אך החסרונות שלו הם שהוא חייב להיחשף לאור אולטרה סגול וגם הדבקה שלו גרועה.
הקטגוריה השלישית: המרכיב העיקרי שלה הוא חומר ננו-סיליקון אורגני. זה מאופיין בציפוי סופר-הידרופילי על פני השטח ובביצועים טובים אבק. זה לא מסתמך על חשיפה לאור השמש ועדיין מתפקד בסביבה חשוכה לחלוטין. זוהי גרסה משודרגת של מוצרים מסוג טיטניום דו חמצני.
כימאי יפני המציא סוג של זכוכית שיכולה לנקות את עצמה ואינו ערפל. על פני הזכוכית מסוג זה יש "רטיבות כפולה", המאפשרת לו לספוג בו זמנית גם מים וגם שמן. לכן, כשיש אדי מים על הזכוכית, הוא יתפשט על פני כל המשטח מבלי להתעבות לטיפות מים. יתר על כן, מים יכולים לחלחל ללכלוך שומני דרך אירוח הדדי כזה ולשטוף את כתמי השמן, ובכך בעלי יכולת ניקוי עצמית חזקה. מישהו ביצע ניסוי כזה: כאשר אדי מים מרוססים על זכוכית, זכוכית רגילה כבר מכוסה בטיפות ערפל, אך עדיין ניתן לקרוא זכוכית מסוג זה באמצעות מילים ותמונות.
פני הזכוכית הרגילה מועדים לחשמל סטטי, שיכול לספוג אבק צף באוויר ובפליטה ברכב. עם הזמן, קל מאוד להתלכלך. בנוסף, כאשר יורד גשם, זווית המגע בין הזכוכית למים היא 30 עד 40 מעלות, כך שנוצרות טיפות מים בקלות על משטח הזכוכית ואינן קלות להחליק. במהלך תהליך הייבוש של טיפות המים, סביר להניח שהם סופגים אבק באוויר, ולאחר הייבוש נוצרים סימני מים. עם הזמן צורות עפר.
זכוכית לניקוי עצמי, המכונה גם זכוכית לניקוי עצמי, היא "זכוכית ירוקה" ידידותית לסביבה. זה יכול להיות מיוצר על ידי ציפוי שכבה של סרט דו תחמוצת טיטניום שקוף וסרט פוטו -קטליסט על פני הזכוכית השטוחה. כאשר סרט הפוטו -קטליסטים של טיטניום דו חמצני, המכונה פוטו -קטליסט, נחשף לאור שמש, מנורות פלורסנט או קרני אולטרה סגול, תחת עירור האור החיצוני, החומר האורגני והמזהמים שדבקו על פני השטח יהפכו לפחמן דו חמצני ומים ואוטומטים באופן אוטומטי.
