باقی ماندن اثر انگشت روی سطوح شفاف و براق تولید شده از رزین ها منجر به افت ظاهر و زیبایی این سطوح داشته و این مساله همواره یکی از چالش های تولید کنندگان بوده است. با توجه به اینکه اثر انگشت بجا مانده روی سطوح حاوی ترکیباتی بر پایه آب و چربی است بنابراین می توان به کمک فناوری نانو و فرآیند فوتوکاتالیستی آنها را از بین برد. نانو ذرات اکسید روی بواسطه برخورداری از خواص فوتوکاتالیستی قوی توانایی حذف اثر انگشت از سطوح را دارا بوده و می توان با استفاده از این نانو ماده چالش تولید کنندگان را برطرف نمود. در این مقاله به بررسی کاربرد نانو ذرات اکسید روی در سطوح شفاف و براق و نقش آنها در حذف اثر انگشت بجا مانده بر این سطوح می پردازیم.
سطوح شفاف و براق
ایجاد سطوح شفاف و براق و نیز پوشش هایی از این دست در صنعت رایج است. سطح براق و شفاف نه تنها زیبایی محصولات را افزایش می دهد بلکه در بعضی از محصولات صنایع ایجاد چنین سطحی الزامی بوده و عملکرد محصول را تحت تاثیر قرار می دهد. بعنوان مثال می توان به صفحه نمایش تجهیزات الکترونیکی اشاره کنیم. یکی از معضلات این صفحه نمایش ها این است که در طول کار با این تجهیزات اثر انگشت روی آن باقی می ماند که همین موضوع علاوه بر زیبایی وضوح آن را نیز کاهش می دهد. همین معضل در سایر محصولاتی که دارای سطوحی صاف و براق هستند نیز وجود دارد و صنایع همواره با این مشکل مواجه هستند. اما چگونه می توان به سطوحی براق و شفاف دست یافت که دارای خواص ضد اثر انگشتی بوده یا اثر انگشت ایجاد شد روی آنها در کوتاه مدت از بین برود؟
فناوری نانو می تواند راه حلی نوین برای این سوال مهم باشد.
فناوری نانو و فرآیند فوتوکاتالیستی
بطور کلی فرآیند فوتوکاتالیست بدین شکل است که وقتی ماده فوتوکاتالیست (مواد نیمه هادی) تحت تابش نور قرار می گیرد فوتون های نور را جذب کرده و انرژی ناشی از جذب فوتون ها منجر به تهییج شدن الکترون های نوار ظرفیت و انتقال آنها به نوار هدایت در سطح ماده فوتوکاتالیست می گردد. الکترون های تهییج شده موجود در سطح ماده آزاد بوده و می توانند در واکنش ها شرکت کنند. در ادامه، الکترون های آزاد شده با مولکول های آب (آب یا رطوبت محیطی) اندرکنش داشته و منجر به تشکیل ترکیبات واکنش پذیر بر پایه دو عنصر اکسیژن و هیدروژن (رادیکال های آزاد) می گردد. این ترکیبات واکنش پذیر به علت فعالیت شیمیایی بالایی که دارند توانایی ایجاد واکنش های اکسیداسیون با سیار مواد را دارا می باشند. چنین واکنش های اکسیداسیون قوی عاملی هستند که کمک می کند تا مواد آلی تجزیه شده و از بین بروند.
مواد نیمه رسانا نظیر اکسید تیتانیوم، اکسید روی و…. بهترین گزینه برای فرآیند فوتوکاتالیستی هستند. در نیمه رسانا ها فاصله بین نوار ظرفیت و نوار هدایت ماده کمتر از سایر مواد نارسانا است و همین موضوع باعث می شود که با کمترین میزان انرژی الکترون های نوار ظرفیت بتوانند به نوار هدایت جابجا شوند. فاصله بین نوار ظرفیت و نوار هدایت تحت عنوان باند گپ (Band Gap) شناخته می شود. هرچه باند گپ ماده نیمه رسانا کمتر باشد با انرژی کمتری تحریک شده و الکترون ها به راحتی در سطح آن قرار می گیرند. مطالعات نشان داده اند که وقتی ماده نیمه رسانا در مقیاس نانومتری قرار می گیرد بازدهی آن در فرآیند فوتوکاتالیستی افزایش می یابد.
با توجه به مطالبی که گفته شد مشخص می شود که می توان با کمک نانو مواد نیمه رسانا به فرآیند فوتوکاتالیستی با بازدهی بالا دست یافت و با استفاده از آن آلایندگی ها را حذف نمود.
نانو اکسید روی و خواص ضد اثر انگشتی
نانو اکسید روی و نانو اکسید تیتانیوم دو نانو ماده فوتوکاتالیستی هستند که عملکرد مطلوبی در فرآیند فوتوکاتالیستی و حذف مواد آلاینده آلی دارند. اما نانو اکسید روی از قیمت به مراتب پایین تری نسبت به نانو اکسید تیتانیوم برخوردار بوده و استفاده از آن در صنعت مقرون به صرفه می باشد. اثر انگشت متشکل از آب و ترکیبات آلی نظیر آمینو اسید ها، پروتئین، گلوکز، اسید های چرب، اوره و…. می باشد. چنین ترکیباتی توسط فرآیند فوتوکاتالیستی براحتی تجزیه شده و در نهایت اثر انگشتی که روی سطح ایجاد شده است از بین می رود. سطح براقی که حاوی نانو ذرات اکسید روی می باشد در اثر تابش نور و برخورد فوتون های نور به نانو ذرات تحریک شده و الکترون ها از نوار ظرفیت به نوار هدایت نانو ذرات منتقل می شوند. الکترون های منتقل شده به سطح نانو ذرات با رطوبت محیطی و همچنین مولکول های آب اثر انگشت وارد واکنش شده و ترکیبات به شدت واکنش پذیری را تشکیل می دهند. سپس، این ترکیبات واکنش پذیر قوی با ترکیبات آلی اثر انگشت واکنش اکسیداسیون ایجاد کرده و این ترکیبات را تجزیه می کنند. تجزیه ترکیبات تشکیل دهنده اثر انگشت نهایتا منجر به محو شدن اثر انگشت از سطح براق می گردد. لازم به ذکر است که اگر سطح براق تقویت شده با نانو اکسید روی تحت تابش امواج یو وی قرار گیرد عملکرد فوتوکاتالیستی نیز قوی تر بوده و اثر انگشت در مدت زمان کمتری از بین می رود.
صنایع می توانند سطوح براق محصولات خود را توسط نانو ذرات اکید روی تقویت کرده و در صورتیکه اثرنگشتی بر آن شکل گرفت با قرار دادن سطوح زیر نور شاهد از بین رفتن اثر انگشت باشند. نانو اکسید روی تولید شده در آرمان نانو فناور رابین دارای خواص فوتوکاتالیستی مطلوب بوده و صنایع می توانند از این محصول در سطوح محصولات خود استفاده کرده و خواص ضد اثر انگشتی را در سطوح براق ایجاد نمایند.
