自清洁玻璃的研究
幕墙玻璃科技创新案例
幕墙玻璃科技创新案例今天咱们来唠唠幕墙玻璃那些超酷的科技创新案例。
一、隔热节能的“聪明玻璃”你知道吗？以前的幕墙玻璃一到夏天就特别不给力。
太阳一晒，屋里就像蒸笼一样，空调呼呼地吹，那电费就像流水一样哗啦啦地跑。
但是，有一家超有创意的公司就开始琢磨怎么改变这个状况。
他们研发出了一种新型的隔热幕墙玻璃。
这种玻璃就像一个超级聪明的小卫士，它能够根据阳光的强度自动调整透热量。
原理嘛，其实是在玻璃里面加了一些特殊的涂层和材料。
当阳光弱的时候，它正常透光，让屋里亮亮堂堂的；可是一旦阳光变强，就像夏天中午那大太阳的时候，它就像给自己穿上了一层隔热铠甲，把大部分热量都挡在外面。
有个大楼用了这种玻璃之后，那效果杠杠的。
以前夏天空调得开老低温才能凉快，现在只需要设置在一个比较舒适的温度就可以了。
不仅室内的人感觉更舒服了，而且整个大楼的耗电量一下子就降下来了，那可是实实在在的省钱又环保啊。
二、自清洁幕墙玻璃的奇妙魔法。
咱们再来说说另一个厉害的创新——自清洁幕墙玻璃。
你看那些高楼大厦的玻璃幕墙，清洗起来可麻烦了，得请专业的蜘蛛人吊在半空中，又危险又费钱。
于是，有个创新团队就想，要是玻璃能自己清洁就好了。
他们就搞出了一种带有特殊纳米涂层的幕墙玻璃。
这个涂层就像是玻璃的魔法小助手。
当雨水落在玻璃上的时候，普通玻璃就是简单的流水，而这种自清洁玻璃上的雨水就像一个个勤劳的小清洁工。
这种纳米涂层让雨水在玻璃上形成一种独特的水流形状，就像小刷子一样，把玻璃表面的灰尘和污渍都给带走了。
这样一来，大楼的玻璃幕墙就不用经常费劲清洗了，既减少了清洗成本，又能让大楼一直保持亮晶晶的，从远处看就像一颗闪闪发光的大宝石。
三、超强安全的“金刚玻璃”还有一种幕墙玻璃的创新是关于安全方面的。
咱们都知道，有时候恶劣天气或者意外撞击可能会让玻璃破碎，这对于高楼大厦来说是很危险的。
有个公司就研发出了一种超级坚固的幕墙玻璃，我叫它“金刚玻璃”。
这种玻璃可不是一般的结实。
新型生态建材：自洁玻璃
４ ．平 均 粒径 ； ５纳 米 １ ５ ．比表 面积 ： ５ ５ ２ ０５ ０平方 米 ／ － 克
减 小 半 导体 催 化 剂 的 颗 粒 尺 寸 ， 以显 著 提 高 其 可 光催 化效 率 。 当半 导 粒 子 的粒 径 小 于某 一 临 界值 （ 一般
洁 功 能 的玻 璃 已成 为世 界 各 国研 究 的热 点 和难 点 ， 传
统 的润 湿 自洁 和 机 械 自洁 难 以满 足 现 实清 洁 的要 求 。 １７ ９ ２年 Ｆ ｊ ｈｍａ和 Ｈｏ ｄ ｕｉ ｉ ｓ ｎ ａ在 《 自然 》 志上 发 表 杂
了关 于 ＴＯ ｉ 电极 上光 分 解 水 的论 文 ， 志 着 光催 化 自 标
化 ， 成 Ｃ Ｈ ０ 半 导 体 氧化 物 光催 化 的 活 性 ， 生 Ｏ 和 。 主 要 取 决 于 价 带 和 导 带 的氧 化～ 还 原 电位 ， 带 的 氧化 价
一
特有 的强 氧 化 能 力 ， 玻 璃表 面 的几 乎 所 有 的有 机 污 将 染 物 完 全 氧 化 并 降 解 为 相应 的无 害无 机 物 ， 而 对 环 从
约为 ｌ ０纳米 ） ， 时 电荷 载体 就 会 显示 出量 子 的行 为 ， 价 带 电 位变 得 更 正 ， 带 电位 变 得 更 负 ， 实 际上 增 加 了 导 这 光 生 电子 和 空 穴 的氧 化一 还 原 能 力 ，提 高 了半 导体 光 催 化 氧 化有 机 物 的活 性 ，对 半 导 体 纳 米粒 子 而 言 ，其
境 不 会 造 成 二 次 污染 ， 璃 表 面在 催 化 剂 本 身 的光 致 玻
还 原 电位 越 正 ， 导带 的氧 化一 还 原 电位 越 负 ， 光 生 则
防雾、自清洁玻璃表面纳米TiO2薄膜的研究进展
出降低接 触 角 、 高光敏 性 、 加保 持 时 间是 开发 防 雾、 提 增 自清洁玻 璃 实 用产 品的 关键 ， 着重 综述 了
这 方 面的研 究进展 ， 剖析 了各 因素的作 用原理 。
关键词 ： 纳米 ＴＯ：薄膜； ｉ ； 超亲抽 ｝； 生 接触角
纳 米 ＴＯ 是研究 较 多 的纳 米材 料 之一 ， 具有 ｉ 它
品、 半导体 电池等众
多领 域具有 广 泛的应 用前 景 。近年来 的研 究发 现纳
臭、 防污等环保功能 ， 而且使建筑物的清洗 、 保洁费
大 量节 省 。随着研 究 的深人 ， 最终 ＴＯ 功能 薄膜 必 ｉ 将走 进广 泛 的实际 应用 中 。
Ｎ ｒ ａｇ ｓ ｏｍ ｌｌ ｓ ａ Ｐ ｏ ｃｔｌ ｔｏｌｄ ｌ ｓ ｈｔ ａ ｙ ａ ａ ｏ ａ ｓｃ ｅ ｇ ｓ
图１带看水雾的普通玻璃和镀有ＴＯ 薄膜玻璃的不同 ｉ 目前 ，自清 洁防雾玻璃 已成为全球的研究热点 ， 采 用无机薄 膜制 备 的 自清 洁 防雾玻璃 具有优 良的亲
用。
水陛、 耐久性和成本低。 深人开展自 清洁防雾玻璃的研 究， 将其成果推 向市场 ， 服务于社会 ， 具有重大 的意义。
１ ｉ２ ＴＯ 表面 的超 亲 水 性 原 理
１９ 年 Ｗａｇ ９７ ｎ 等在 （ ａ ｒ＞ Ｎ ｔ ｅ￣撰文报道 了ＴＯ ｕ＞ ｉ 薄膜 的双亲 性［ 通 常情况 下 ， ８ １ 。 纳米 ＴＯ 涂膜表 面 与 ｉ
米 ＴＯ 薄膜表面还具有超亲水特性［ 即水在纳米 ｉ ４ １ ， ＴＯ 薄膜表面的接触角很小 ， 图 １ ｉ 如 所示 。这一新 特 性 赋予 了材 料抗 雾 ， 自清 洁 、 易洗 和 快 干等 功 能 ， 在玻璃幕墙 、 农业暖房 、 各种镜片 、 挡风玻璃和交通
浅谈自洁玻璃与易清洁玻璃
浅谈自洁玻璃（涂料）与易清洁玻璃的区别目前市场上很多人对自洁玻璃概念不清,一些公司浑水摸鱼，把易清洁玻璃炒作成自洁玻璃（涂料）,鱼目混珠，扰乱了整个市场，损害了整个自洁玻璃（涂料）行业的利益，针对这些情况，我整理了一下个人收集的自洁玻璃（涂料）的资料,跟大家一起分享.自洁玻璃（涂料)：能起自我清洁作用的玻璃，能阻止自身变脏，同时很容易被清洗干净；易清洁玻璃:很容易被清洗干净的玻璃。
由以上定义不难看出自洁玻璃（涂料）是易清洁玻璃的升级版，除了很容易能被清洗干净外,自身有防止变脏的能力。
要了解自洁玻璃(涂料）是怎么起作用的,我们首先来分析下大气里面的污染物质以及这些污染物是怎么使玻璃变脏的，目前国内空气质量不好主要是粉尘污染和汽车尾气污染引起,特别是粉尘污染，普通玻璃表面容易累积静电，带电后容易吸附玻璃附近的灰尘和汽车尾气,含油份的汽车尾气和灰尘混合后很容易粘附在玻璃表面,久而久之，玻璃就变的很脏，所以要从源头上抑制玻璃变脏，最主要的是防止玻璃带静电，衡量是否为自洁玻璃（涂料）主要看其防静电效果好不好，有很好的防静电功能或能抑制自身变脏的玻璃即为自洁玻璃（涂料），反之则不是。
自洁玻璃（涂料）同时具备超亲水功能（无需阳光照射），在自然雨水或人工水的冲刷下能很容易变干净。
而目前市场大部分所谓的自洁玻璃都是在玻璃表面镀了一层二氧化钛涂层，这种自洁玻璃在防止玻璃面带电方面很一般,大家之所以叫它自洁玻璃,主要是因为二氧化钛涂层在太阳光特别是紫外线的照射下表面能呈现超亲水的状态，这样一旦有水冲洗或者下雨，就可以把玻璃表面的脏污随水一起冲掉，起到清洁的作用，严格来讲，这种玻璃叫易清洁玻璃更合适，相对于一般的普通玻璃来讲，这种玻璃几乎不需要用清洁剂清晰，直接用水冲就能把玻璃表面清洁干净，清洗效率更高，但是跟自洁玻璃（涂料）相比这种易清洁玻璃的缺点也很明显：1。
对太阳光的依赖性比较强,由于二氧化钛只有在一定强度太阳光的照射下其表面才能呈现较好的超亲水效果，所以在一些阳光不容易照射到的地方不宜使用;2.由于二氧化钛有很强的氧化能力，所以有机材料表面都不可以使用这种涂层;3。
美研究开发出自洁不反光纳米结构玻璃
会构 造 一个更 加绿 色 的工程 学 。 ”
（ 技 日报 ） 科
该 玻 璃 的 表 面 结 构 为 高 ｌ０ ｎ Ｏ ０ ｍ、 基 底 宽 ２ ０ ｍ￣ 米 的纳 米锥 阵列 。研 究人 员采 用 了适 ０ｎ ｆ ｌ 于 半 导 体 的 涂 料 和 蚀 刻 技 术 的 新 式 制 造 方 法 ，先 在 玻 璃 表 面 涂 上 几 个 薄 膜 层 ，其 中 包 括 光 阻 层 ，然 后 连 续 蚀 刻 产 生 圆锥 形 状 。 由 于 生 产 过 程 简 单 ，无 需 特 定 方 法 便 可 在 玻 璃 或 透 明 聚 合 物 薄 膜 表 面 形 成 这 种 结 构 ， 只 增 加 了 极 小 的 制 造 成 本 ， 该 团 队 已经 对 这 一 生 产 过 程 申请 了 专 利 。 研 究人 员 说 ，研 发 的灵感 来 自于 大 自然 中 荷 叶 表 面 构 造 、 沙 漠 甲 虫 甲 壳 以 及 蛾 的 眼 睛 ，这 种 新 型 玻璃 集 多 种 功 能于 一 身 ， 可 白 洁 、防 雾 和 防 反 光 。虽 然 通 过 显 微 镜 观 察 ， 玻 璃 表 面 的 纳 米 尖 锥 阵列 显 得 很 脆 弱 ，但 计 算 表 明 ，它 们 应 该 可 以抵 抗 大 范 围 的 力 量 ， 包 括 强 暴 雨 雨 滴 的 敲 打 和 直 接 用 手 指 戳 。 研 究 人 员希 望 通 过 廉 价 的制 造 工 艺 ，将 其 应 用 于 光 学 器 件 、 智 能 手 机 和 电视 屏 、太 阳能 电 池 板 、汽 车 挡 风 玻 璃 ，甚 至 建筑 物 的窗 户 屏
率 可 达 ０ １瓦 特 ， 相 当 于 此 前 被 认 为 最 适 ．７ 用 于 振 动 发 电 的 铁 镓 合 金 的 约 ２ ５ ， 是 陶 ．倍 材 料 的 １倍 。 如 果 材 料 尺 寸 更 大 ， 能 获 得 ０ 瓦特 的 输 出 功 率 ，达 到 世 界 最 高 水 平 。
什么是纳米自清洁玻璃
什么是纳米自清洁玻璃普通玻璃与水的接触解为30-40度，所以玻璃很容易形成水珠，并且水珠不易滑落，在水珠干燥过程中，又极容易吸咐空气中的灰尘，干燥后形成水痕，天长日久，形成污垢，形成污染。
纳米高透自洁玻璃触角为1-5度，水与纳米二氧化钛薄膜超强亲和，超强亲和力远大于一般灰尘和污垢与玻璃的亲和力，从而，形成非常均一，均匀的水膜将玻璃表面灰尘，污垢浮起，并随着重力水膜很快滑落玻璃，同时，带走玻璃表面灰尘和大部份污垢，玻璃表面不留水痕，玻璃表面洁净如新，自清洁能力超强。
目前市场上一般采用CVD（化学气相沉积）方式制作的自清洁玻璃，接触角为17度，亲水性一般，携带灰尘和污垢的能力较弱，自清洁能力弱。
一、应用领域：1，建筑玻璃：建筑幕墙玻璃，建筑门窗玻璃，建筑装饰玻璃。
2，防雾玻璃系列：浴室防雾玻璃，装饰防雾玻璃。
二、产品描述：纳米自清洁玻璃是一种易于清洁维护的功能性中性色纳米镀膜玻璃。
1、无机污渍的清洁：通过天然降水的自然冲刷或者人工水定期喷淋，即可保证玻璃洁净始终如一。
2、有机污渍的清洁：通过光催化作用，纳米自清洁薄膜，可以有效分解覆着在玻璃表面的有机沉淀物。
3、替代传统玻璃清洁方式的优势：免除人工清洗，和建筑吊篮清洗具有五大优势：第一：节省清洗费用，使得清洁玻璃成为一劳永逸。
第二：降低人工清洗使用的清洗剂带来的对玻璃结构的腐蚀和破坏。
第三：降低高空清洗作业带来的安全风险。
第四：解决非立面建筑墙面，屋面的清洗难题，完美展现现代建筑艺术风格。
第五：先进清洗方式，真实体现环保价值。
三、基本性能1、自清洁的纳米超亲水功能：经过处理的玻璃表面具有超亲水性能。
该特性可以使水分完整均匀地在玻璃表面铺展开来，同时，完全地浸润玻璃和污染物，最终通过水的重力将附着于玻璃上的污染物携带走。
从而达到自清洁效果，并保持玻璃的长期清洁。
而普通玻璃则会在表面上形成水珠，粘附灰尘，2、分解有机物的光催化功能：在阳光或紫外光的照射下，自清洁纳米薄膜材料对有机物会具有强烈的分解作用，而对无机物不会发生任何作用。
自洁玻璃的应用和发展
浅析自洁玻璃的应用发展XX大学土木建筑学院土木XX班 XX XXXX）摘要：自洁玻璃是一种生态化玻璃，性能优越，应用广泛。
本文介绍了自洁玻璃在国内外的发展现状，简单阐述了各种“自洁玻璃”的应用发展，以及最后预测了其市场发展前景。
关键字：自洁玻璃应用发展前景市场前景Brief analysis From Clean Glass Application and Development (Civil engineering XX classes of civil construction institute inXX university XX XXXX)Abstract:From the clean glass is one kind of ecology glass, the performance is superior, the application is widespread.This article introduced from the clean glass in the domestic and foreign development present situation, elaborated simply each kind “from clean glass” the application development, as well as finally has forecast its market development prospect.Key words:From clean glass Application prospects for development Market prospect前言随着玻璃幕墙、玻璃屋顶、玻璃结构在高层建筑中的大规模应用, 玻璃的清洁问题越来越突出,采用擦窗机清洁玻璃既不经济又不方便, 寻求一种具有自我清洁功能的玻璃已成为世界各国研究的热点和难点, 传统的润湿自洁和机械自洁难以满足现实清洁的要求。
自清洁防雾玻璃的研究进展
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｅ ｆ—ｃ ｌ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ —ｆ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｇ ｌ ａ ｓ ｓ ；Ｔ ｉ Ｏ２ ；ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ—ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｈ ｉ ｌ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ
Ｏ 前 言
自清洁玻璃是指普通玻璃在经过特殊的物理或化学方法处理后 ， 其表面产生独特的物理化学特性 ， 从而 无需通过传统擦洗方法就可以达到清洁效果 的玻璃 。玻璃的雾化是指湿气或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成
微小水滴的过程 ， 而防雾玻璃就是指普通玻璃在经过特殊处理之后 ， 表面具有了超亲水特性 ， 使由于雾化而 形成的微小水滴迅速铺平 ， 从而对镜面成像 、 能见度和玻璃的透过率产生影响 “ ］ 。 自清洁玻璃从制备方法上主要分为两大类 Ｊ ： 超亲水 自清洁玻璃和超疏水 自清洁玻璃。若该涂层为超
摘要： 论述 了自清洁防雾玻璃的主要制备方法， 并比较 了各种方法的优缺点， 详细介绍 了自清洁 防雾玻璃 的最新研 究进展 ， 并对其今后的研究方 向进行 了 展望。
关键词： 自清 洁 防雾玻 璃 ； Ｔ ｉ Ｏ ２ ； 超 亲水
中图分类号 ： Ｔ Ｑ １ ７ １ ． ７ ２ ４
Ｆ Ｅ Ｎ Ｇ Ｙ ｕ － ｅ ｎ ｇ ， Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ — ｘ ｉ ｎ
（ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｎ ａ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ １ ５ ２ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ，ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｅ ｌ ｆ— ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ— ｆ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｌ ａ ｓ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｄ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ
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自清洁玻璃的研究
选题意义
随着对环境恶化给人类生活带来危害的认识以及对环境保护要求的提高，人们对使用具有环保作用且利用自然条件达到自动清洁作用，又能美化环境的绿色建筑材料的要求越来越迫切。
玻璃幕墙因其功能性和装饰性等优点被建筑师们所青睐,但玻璃幕墙的清洁却是一个令人头痛的问题,使用洗涤剂来清洁玻璃不仅污染环境,也浪
费大量的水资源。
依靠自然的水冲刷的自清洁玻璃是从根本上解决玻璃清洗的最有效方法,因此研究制备自清洁玻璃成为当今的研究热点。
自清
洁玻璃看
上去洁
净、透明，
与普通玻
璃并无二
致，但它
的安全
性、自洁
性、却是
普通玻璃
所无法比
拟的。
它
的与众不
同就在于那层高科技含量的“外衣”—自清洁薄膜。
这层膜使玻璃宛如一张透明的荷叶，水滴其上，恰似雨打荷叶，瞬间滚落，不留踪迹。
自清洁玻璃简介
自清洁玻璃可分为两大类: 亲水性自清洁玻璃和疏水性自清洁玻璃。
亲水性自清洁玻璃是在普通玻璃表面加了一层超亲水性薄膜。
最常用的是TiO2光催化薄膜。
它具有良好的光催化性能，在抗菌除臭、污水处理、空气净
化等方面有广阔的应用前景。
TiO
是N 型半导体金属氧化物，在同类（如Zno 、
2
等）物质中具有氧化活性好、稳定性强、无毒等优点，是一种绿色环境CdS、WO
3
友好型材料。
该薄膜在紫外光的照射下，不但能分解有机污染物，而且滴在薄膜上的水滴与薄膜的接触角很快变为零，这些特性使得TiO2光催化薄膜具有自洁去污，易于清洗，防水雾等功能。
疏水性自清洁玻璃是在普通玻璃表面涂一层超疏水薄膜。
这种超疏水薄膜主要为有机物薄膜，因为有机聚合物是主要的疏水物质, 其疏水性分子中除了碳外, 含有大量低表面能的硅、服等原子基团, 它能极大地降低材料的表面能, 使其对水的接触角增大（通常大于1000)。
目前主要应用氟硅烷系( FAS) 、氟系及有机硅化合物等来提高疏水性。
其中氟硅烷系( FAS) 有机物具有特殊的化学惰性, 即不溶于水也不溶于酸碱溶液, 且对各种气体和水蒸气具有很小的渗透性,因而得到了广泛应用。
实验目的
通过对自清洁玻璃的研究，给人们的生产和生活带来极大的便利。
首先，它可以节省玻璃的清洗费用，特别是对于楼层高的建筑物，使得玻璃成为一劳永逸；降低人工清洗使用的清洁剂带来对玻璃结构的腐蚀和破坏；降低了高空作业带来的危险；解决了非立面建筑墙面，房面的清洗难题，完美展现现代建筑的艺术风格；真正的体现出环保的价值。
本实验采用溶胶-凝胶法，以三甲基氯硅烷、氢氟硅酸和去离子水为前躯体，制备出一种含-CF3强疏水性基团的氟硅烷溶液。
再用提拉法在玻璃基片上得到一层超疏水性薄膜。
通过对所得物质性质的检测，预测其应该具有和荷叶相似的表面结构和性质。
实验的原理
荷叶的基本化学成分是叶绿素、纤维素、淀粉等多糖类的碳水化合物，有丰富的-OH、-NH2等极性基团，在自然环境中应该很容易吸附水分或污渍。
但荷叶叶面却呈现具有极强的拒水性，洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是著名的"荷叶自洁效应"。
表面润湿原理
固体表面的湿润性是固体的重要表面性能，描述湿润性的指标为湿润角，湿润角小于90°为亲水表面, 润湿角大于90°为疏水表面, 润湿角大于150°则称为超疏水表面。
最早描述液滴在固体表面润湿角的杨氏方程说明了润湿角与固体表面能的关系。
cos θ = (σs-g-σs-l)/σg-l ( 1)
式中的σs-g、σs-l 与σg-l分别为固气表面、固液表面与气液表面的表面张力。
对于粗糙表面，Wenzel 方程认为水滴在粗糙表面完全浸润, 其液滴接触角为: cos θr = r cosθ ( 2 )
式中的r 为表面粗糙度, 即实际表面积与表面投影面积之比值, θ为平整表面的接触角。
根据Wenzel 方程, 对于疏水表面, 增加表面粗糙度, 液滴的接触角增大, 而对于亲水表面, 增加表面粗糙度, 液滴的接触角反而减小。
Cassie 等认为水滴在粗糙表面接触存在两种界面( 图1) : 水滴与固体界面以及由于毛细现象水滴无法进入微孔而形成空气垫从而形成的水滴与空气垫界面, 并认为水滴与空气垫的接触角为 180°, 因此, 提出粗糙表面的水滴的接触角为:
cos θr = r f 1cosθ- f 2 ( 3)
式中, f1、f2分别为粗糙表面接触面中液固界面的面积分数与气固界面的面积分数。
从上述模型可知,制备具有特殊结构的表面可以提高表面的接触角。
荷叶的微观结构
通过扫描电子显微镜图像，可以清晰地看到，在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。
荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”（每两个小山包之间的距离约为20－40μm）在山包上面长满了绒毛，在山包顶又长出了一个个馒头状的“碉堡”凸顶。
整个表面被微小的蜡晶所覆盖（大约200nm －2μm）。
因此，在“山包”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄、只有纳米级厚的空气层。
这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触，由于空气层、“山包”状突起和蜡质层的共同托持作用，使得水滴不能渗透，而能自由滚动。
雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是"荷叶效应"能自洁叶面的奧妙所在。
实验方法
自清洁玻璃的制备加工方法很多，主要有溶胶-凝胶法；磁控溅射法；化学气相沉积法。
由于考虑到实验过程操作过程的方便，一般采用溶胶-凝胶法。
采用溶胶-凝胶法，以三甲基氯硅烷、氢氟硅酸和去离子水为前躯体，在玻璃基片上用提拉法制备出一种含-CF3强疏水性基团的氟硅烷薄膜。
1、溶胶的配制
实验中采用三甲基氯硅烷（(CH3)
3SiCl）、氢氟硅酸（H
2
SiF
6
）和去离子水
为原料配置氟硅烷有机溶胶。
在三甲基氯硅中加入一定量的H
2SiF
6
和去离子水搅
拌30min，得到黄色透明的氟硅烷溶胶，然后陈化24h备用。
三甲基氯硅烷先发生水解反应，生产三甲基硅氧烷，反应式为(1)。
三甲基硅氧烷再与H2SiF6得到—CH3基团，反应式为(2)。
2、疏水薄膜的制备
将玻璃基板经过酸洗、醇洗及超声波清洗后, 浸入氟硅烷溶胶中。
利用提拉法涂覆溶胶, 形成凝胶膜, 提拉速度为 0. 6mm/ s。
并进行 2000预处理最终 4000热处理, 得到氟硅烷薄膜。
实验结果预测
1.把制得的自清洁玻璃放于水中再取出，应该可以看到水快速滚落下来，而没有粘附在玻璃表面。
2.通过扫描电子显微镜观察得到玻璃的表面，应该有和荷叶相似的表面结构。
3.在室温环境下, 用接触角测量仪测量了薄膜表面5个不同位置的接触角, 并
取其平均值作为薄膜的表面接触角。
预计接触角大于100°。
4.可以得出结论：使用三甲基氯硅烷和氢氟硅酸，水为原料，利用溶胶凝胶法在玻璃表面制备了氟硅烷有机薄膜。
获得的氟硅烷薄膜表面含有-CF3疏水基团，这种表面结构和-CF3基团有利于获得超疏水。
问题分析
1.实验时可能因原料配比不同所得的薄膜疏水性会有所不同。
因此应以不同的三甲基氯硅烷和氢氟硅酸摩尔比会设置不同的对照试验。
通过最后的检测得出疏水性最好时的三甲基氯硅烷和氢氟硅酸摩尔比。
2.提拉玻璃时速度要均匀适中，否则都会影响所得薄膜的疏水性。
可以通过多次试验找到合适的提拉速度。
参考文献
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