[发明专利]自清洁防雾元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自清洁防雾元件，如防雾玻璃和防雾膜等，还涉及一种防雾元件的制造方法。

背景技术

在日常生活、工业生产活动中，当建筑物窗玻璃、汽车的挡风玻璃、窗玻璃和反光镜等，在遇到潮湿的空气冷凝时，容易在镜面或玻璃表面形成许多微小的水滴(雾)而散光，使透明度降低影响视线，带来不便。

目前已经投入使用和研究开发的自清洁玻璃的表面功能膜材料主要是TiO₂以及TiO₂与其他金属、金属氧化物或其他元素掺杂的复合物。超亲水自清洁玻璃的自清洁功能表现为两方面：一是光催化分解有机物的能力。TiO₂在紫外光或可见光照射下，当照射光子的能量大于或者等于其能带宽度的时候，介带中的电子被激发，越过价带进入导带，在导带和价带上形成电子-空穴对，电子、空穴具有不同的活性，分别与吸附在TiO₂表面的有机物质发生氧化还原反应，生成水和CO₂，从而达到降解有机物的目的。另一方面是紫外线照射后，氧化钛其表面表现出对水的亲和性，使水的液滴在玻璃材料表面上的接触角趋于零，能在其表面铺展，形成均匀的水膜，通过均匀水膜的重力下落带走污渍。

而制备二氧化钛的方法也很多。例如，磁控溅射、化学气相沉积、蒸发镀、溶胶凝胶法等。为了保持其表面能够比较长时间的亲水性，二氧化硅也被用来与二氧化钛结合起来应用。

用磁控溅射法制备得到的TiO₂薄膜的硬度大，然而其光催化作用效果不好，Makiko Yamagishi等(Thin Solid Films，Vol 442，227，2003)发现，用磁控溅射制备的氧化钛，当工作气压较高时，光的催化作用大。而Yushiyuki Kubo等(J.Vac.Sci.Technol.A Vol.26，893，2008)发现，高气压下气流溅射制备氧化钛膜时，增大反应气体的氧气量，可以得到多孔氧化钛薄膜，该薄膜具有很高的光催化性，但硬度较低。磁控溅射制备的氧化钛硬度高，但光催化作用远小于高氧气下中气压气流溅射的膜。T.Shibata等(J.Phys.Chem.B 107，10696，2003)发现，如果TiO₂薄膜具有张应力，其亲水性要比没有应力或有压缩应力的膜好很多。事实上，由于张应力下Ti-O键变长，使得吸附的-OH基的数目增多。

在缺乏紫外光照射时，TiO₂本身是不亲水的。为了使得在没有紫外光照射下，膜的表面能够保持较长时间的亲水效果，美国专利5854708提出用多孔的SiO₂薄层覆盖TiO₂膜。这样，紫外线在TiO₂膜中诱导的空穴和电子，可以通过SiO₂的孔与其表面的有机物作用，对其分解。由于SiO₂本身亲水，可以在没有紫外光照射下表面也能保持较长时间的亲水性。但是他们没有给出TiO₂作为亲水膜层或光催化膜层时，TiO₂的微观结构对膜的影响和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种自清洁防雾元件，具有良好的持久的亲水性和防雾效果。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自清洁防雾元件，它包含

透光的基底材料；

透光的阻挡膜，形成在所述基底材料的一侧表面上；

光催化底膜，形成在所述阻挡膜上，所述光催化底膜具有多孔结构，且所述光催化底膜的孔体积对膜总体积比为5～25％；所述光催化底膜上还形成有光催化硬膜，所述的光催化硬膜也具有多孔结构，且光催化硬膜的孔体积对膜总体积比小于5％。

更进一步地说，所述的基底材料为玻璃，所述的光催化底膜的硬度小于等于4H，所述的光催化硬膜的硬度大于等于6H。

优选地，所述的光催化底膜为TiO₂或ZnO或SnO₂薄膜。

优选地，所述的光催化硬膜为TiO₂或ZnO或SnO₂薄膜。