Технологии самоочищающихся стекол: что это и как работает

Самоочищающиеся стеклопакеты — нанопокрытие нового поколения, которое отталкивает загрязнения и разводы под воздействием солнечного света. Эта технология снижает требования к ручному мытью, что особенно важно для загородных коттеджей, зимних садов, теплиц и высотных зданий, обслуживание которых требует значительных затрат времени и ресурсов.

Помимо этого, пластиковые окна с грязеотталкивающим покрытием повышают светопропускную способность, улучшают внешний вид здания и снижают количество химических веществ, используемых в процессе очистки. Это положительно сказывается на долговечности стекла и стоимости обслуживания.

Принцип действия

Технология, которая лежит в основе самоочищающихся пластиковых окон, использует фотокаталитические свойства диоксида титана и его гидрофильные характеристики.

• Фотокаталитический эффект. На поверхность стекла наносят тонкий слой диоксида титана (TiO₂), который выступает катализатором при воздействии ультрафиолетового излучения. В результате происходит расщепление органических загрязнений: пыльцы, жирных пятен, следов от насекомых и продуктов жизнедеятельности птиц. Этот процесс ускоряет естественное разложение веществ на молекулярном уровне.
• Гидрофильные свойства. Покрытие с диоксидом титана притягивает жидкость. Вместо того чтобы стекать каплями и оставлять следы, вода образует равномерную пленку, которая эффективно смывает остатки грязи и пыли. Благодаря этому на стекле не образуются разводы и подтеки, что существенно упрощает уход за пластиковыми окнами.

Диоксид титана наносят на поверхность при температуре в +600 ℃, за счет чего фотокаталитический слой объединяется с покрытием на молекулярном уровне. Защитная пленка становится устойчивой к истиранию и воздействию внешней среды, а срок ее службы достигает нескольких десятков лет.

Современные разработки

Технологию самоочищающихся стекол непрерывно совершенствуют. Сегодня ученые и инженеры разрабатывают новые решения, которые повышают эффективность и расширяют сферу применения таких окон.

Многофункциональные покрытия

Разработки в этом направлении комбинируют фотокаталитические свойства с антибликовыми и энергосберегающими характеристиками. Например, появились стекла, которые используют ультрафиолетовые лучи для разложения органических загрязнений на поверхности, а дождевая вода смывает эти остатки, выполняя самоочищение. Помимо этого, смарт-покрытие помогает регулировать температуру внутри помещений, сокращая количества тепловой энергии, которая проникает через пластиковое окно.

Нанопокрытия нового поколения

Специалисты Федерального исследовательского центра «Институт катализа СО РАН» разработали композитные фотокатализаторы на основе допированного азотом диоксида титана и вольфрамата висмута, которые эффективны в широком спектральном диапазоне, включая видимый свет. Это значительно расширяет область применения самоочищающихся пластиковых окон, поскольку для их активации больше не нужно солнце — будет достаточно искусственного источника, например, светодиодной лампы.

Гидрофобные покрытия

Некоторые компании разрабатывают водоотталкивающие составы, которые предотвращают оседание загрязнений на поверхности стекла. Например, ученые Национальной лаборатории энергетики в Ок-Ридже разработали антибликовую супергидрофобную пленку, вдохновленную природными структурами: глазами мотылька и листьями лотоса. В будущем её могут использовать для массового производства самоочищающихся пластиковых окон, снижая потребность в ручном обслуживании и улучшая оптические свойства остекления. ​

Характеристики и применение

У самоочищающихся пластиковых окон есть ряд важных преимуществ, среди которых:

• Экологичность — частичный отказ от чистящих средств снижает нагрузку на окружающую среду.
• Экономия на уходе — технология снижает затраты на мойку пластиковых окон, особенно в высотных зданиях и на объектах с фасадным остеклением, где для чистки нужно привлекать специальную технику и квалифицированных работников.
• Долговечность — фотокаталитический слой не теряет своих свойств на протяжении всего срока эксплуатации оконной системы.
• Универсальность — технология работает в любых климатических условиях и подходит для всех типов гражданских построек. Такие стекла используют по всей России: от высотных зданий «Москва-Сити» до учреждений Новосибирска.

Самоочищающиеся пластиковые окна применяют:

• в небоскребах и бизнес-центрах — благодаря способности к самоочищению фасады высотных зданий сохраняют эстетичный вид без постоянного вмешательства;
• частных домах и коттеджах — технология минимизирует необходимость в регулярной мойке окон, особенно в регионах с частыми осадками;
• теплицах и ботанических садах — такие стекла обеспечивают максимальную светопроницаемость и снижают необходимость периодической очистки стеклянных конструкций;
• аэропортах и на вокзалах — значительно снижают затраты на обслуживание крупных стеклянных сооружений.
• городской инфраструктуре — в остановочных павильонах, телефонных будках, витринах магазинов и шумозащитных экранах вдоль дорог.

Заключение

Каждый год в сфере самоочищающихся стекол делают новые открытия. В будущем технологию могут дополнить принципиально новые материалы, которые будут работать даже в условиях слабого освещения или его полного отсутствия. Интеграция такого остекления с системами «умного дома», улучшенные энергосберегающие и светопропускающие свойства еще больше повысят комфорт и экологичность жилых и коммерческих зданий.

По мере развития технологий стоимость таких стекол будет снижаться, что сделает их доступными для широкого круга потребителей. Уже сегодня самоочищающиеся пластиковые окна находят применение во многих сферах, значительно облегчая повседневную рутину и снижая нагрузку на окружающую среду. Сочетание научных достижений и растущий интерес к экологичным решениям делает эту разработку важной частью архитектуры нового поколения.