小分子引领建材革命  纳米玻璃自洁创新

随着北京沙尘季节来临，许多人开始担心刚投入使用的北京新标志建筑 国家大剧院的表面清洗问题。椭圆型透明蛋壳结构的外观若采用传统的人工清洗方式十分不便，在楼层顶端安装擦窗机，使用机器人进行清洗也无法找到安装的"落脚点"。保洁6000平方米面积的玻璃外墙在沙尘天气中似乎是一个"无法完成"的任务。　　幸运的是国家大剧院采用了一种新型纳米自洁玻璃，即是在传统玻璃表面镀了一层纳米二氧化钛膜。可以最大程度地避免灰尘的覆盖，在下雨天，玻璃幕墙外表面的污迹还会自动脱落。现在，这种新型的纳米材料已经在北京新建的大型建筑中广泛运用，包括北京首都机场新塔台及奥运场馆之一的五棵松体育馆。　　在北京标志性建筑中大显身手　　经过纳米镀膜处理的玻璃和普通玻璃没有差别，但因其表面具有超亲水性能。该特性可以使水分子均匀地在玻璃表面铺展开来，并且完全浸润玻璃，通过阳光照射，阳光中的紫外线激活玻璃表面镀膜里的纳米材料，产生光催化反应，纳米材料分解由于污染而吸附到玻璃表面的有机物，分解成水和二氧化碳，并通过水的重力将附着于玻璃上的污染携带走，从而达到自洁效果。　　其超强亲水性，可杜绝雨后玻璃表面形成水珠，吸附空气中浮尘，形成顽固水痕。比起普通玻璃，雨水落到纳米自洁玻璃后，能够快"干"而不留"斑"。同时，雨水落下在玻璃上形成的均匀水膜，能轻易的送走表面污垢。　　北京中科赛纳玻璃技术有限公司总工程师张珩告诉记者，"北京的沙尘暴及干燥气候，使得并不能完全依赖雨水自洁。"但自洁玻璃可以安装自动淋喷装置，在玻璃间安装PVC管道，进行自动冲刷。 　　随后，总面积达5万平方米，完全由玻璃幕墙组成外表面的北京奥运工程 五棵松体育馆也采用了纳米玻璃。　　因为纳米玻璃的亲水性使得空气中水无法在玻璃表面形成水珠，因此玻璃表面不会起雾，而这一特性，正好被运用到了首都机场3号航站楼的新塔台，为了防止玻璃起雾影响导航，塔台的全部外围玻璃均采用自洁玻璃。　　与产业化结合　　除了清洁功能外，纳米镀膜还有分解有机物的特性，起到杀灭细菌、净化空气的作用。经中科院理化所检测，自洁纳米薄膜在阳光和紫外线照射下，对有机物具有强烈的分解作用，具有杀菌防霉、清除甲醛、除味、除臭、治理空气环境的作用。同时能耐磨抗风雨，而根据国家建筑材料检测中心出具的检测报告，玻璃膜面能经受一般酸雨和碱性物质的侵蚀。该特性还可以避免酸雨和碱对玻璃的侵蚀。　　目前赛纳玻璃技术有限公司所研发的自洁玻璃，其产业化的最大优势，即可以实现离线生产。张珩谈到，普通建立一个新的平板玻璃生产线，至少投资在几千万元以上，而中科院的研究成果，可以使此纳米涂料在常温常压的情况下，离线喷涂在各种玻璃上，包括现在大量使用的Low-E玻璃、中空玻璃等，并能根据用户要求，喷涂到Low-E玻璃的各个层面。　　现在，塞纳玻璃技术有限公司以北京为例，选择了耀华玻璃和新成龙作为生产基地，进行市场推广。目前纳米自洁玻璃售价每平方米约为70~80元，比普通玻璃价格高30到50平方米每元。但国外的同类产品，进口到中国高达260元。张珩解释，主要是因为国外的纳米玻璃并不能实现离线生产，必须从国外进口玻璃原片，因此导致价格上涨。　　而现在，随着节能市场的发展，与塞纳合作的各个玻璃企业现在均已在普通的商业项目上有所推广。长春的喜来登酒店，北京凯晨广场都已经采用了纳米自洁玻璃。　　安装工艺是瓶颈 　　尽管国家大剧院的纳米玻璃具有自洁效果，但在两会开幕前仍进行了人工清洗外围。张珩坦言，国家大剧院的自洁效果并未达到实验时的效果。尽管纳米膜有一定硬度，但强烈剐蹭会对其有损伤。在竣工后，部分施工人员从玻璃表面扔下大量废弃材料，造成了膜的划伤。而安装玻璃使用硅胶时也因为方法不当损伤了其表面的化学材质。　　纳米玻璃主要靠光学反应，与纳米膜产生化学作用，而原则上，随着化学反应的不断发生，其纳米材料会不断减少。为此，塞纳玻璃公司进行了相对强度的10年模拟，模拟效果证明并不会有任何实质性的变化，但张珩坦言，具体10年后能使用多少年，一切尚不能定论。　　现在，另一创新正在进行之中。为了满足更多既有建筑的节能改造需求，张珩他们正在着手研究如何在安装好的玻璃上喷涂纳米膜。　　同时，张珩表示纳米膜不仅仅只运用在玻璃上，下一步，铝板、大理石等建材都将成为自洁材料。现在，毛主席纪念堂委员会已拨专款让中科院研发在汉白玉石材上运用纳米材质。