纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告.docx
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纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告
纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告
纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告目录1、总论1.1、概论1.2、简述项目的主要内容、目前的进展状况2.1、国内外的现状、水平和发展趋势2.1.1国外相关产品与技术发展的概况2.1.2国内相关产品与技术现状3、项目的实施意义3.1、关键技术及创新点论述3.2、项目产品的技术性能水平与国内外先进水平的比较3.3、项目的技术成熟性和项目产品可靠性论述4、项目、产品市场分析4.1、市场调查4.2、国内外市场容量预测4.3、分析项目产品市场风险的主要因素及防范的主要措施5、合作方式6、项目实施目标6.1、经济目标6.2、技术、质量指标6.3、项目执行过程中各阶段目标７、项目实施方案８、投资规模９、经济效益分析10、发展前景11、可行性分析结论12、项目可行性研究报告编制说明纳米自清洁玻璃项目可行性论证报告1、总论１．１、概论
根据中科院纳米科技中心江雷博士（中国国家“863”项目纳米专家组组长中国科学院纳米科技中心副主任国家纳米中心首席科学家）首创的“二元协同纳米界面结构理论”中科纳米技术工程中心有限公司（中国科学院纳米科技中心）率先开发出了真正意义上的可实现工业化和满足实际实用要求的纳米自清洁玻璃。
该特种功能玻璃的开发成功已为众多玻璃行业内的专业厂家及专家的认可并且为国家大剧院特别指定采用。
因此该纳米自清洁玻璃已经在成熟性和实用性方面居于国际领先地位。
并且具有国家正式授权的自主的知识产权的专利,该授权专利为国家唯一具有实用化要求的纳米自清洁玻璃授权专利。
我方专利保护的范围为：
所有采用纳米氧化物材料在中国进行的生产和销售的自清洁玻璃含：
高温烧结常温固化等方法。
专利保护的范围广。
专利保护年限20年。
因而在知识产权保护方面我方相关专利具有绝对的垄断性。
本项目论证报告将论证我方技术生产自清洁玻璃的可行性。
纳米级材料是全新的超微固体材料一般粒径为10-100nm（10－9m）的超微颗粒称为纳米范围。
由于它的超细化和极大的表面活性具有传统材料所没有的优越性是当代高科技应用研究的热点之一。
目前应用我方独立研究开发出的纳米自清洁TiO2涂层材料经在常温条件下在玻璃表面上应用直接涂覆的加工工艺从而形成超双亲的纳米TiO2薄膜。
因而水滴和油滴可在其表面完全铺展形成均匀水膜粘附于基材表面的灰尘等污染物可被水或其它溶剂冲刷后即可自然干净达到良好的自清洁效果。
应用纳米自清洁技术后玻璃具有了
（1）超亲水功能、
（2）光催化和杀菌功能、（3）防结雾功能。
玻璃的自清洁通过如下两种方式完成:
A、通过用水的冲洗水份将带走附着在玻璃表面的灰尘、污渍等无机物质；B、通过光催化可有效分解玻璃表面有机物污渍。
从而使玻璃表面始终保持洁净如新真正意义上达到自清洁效果。
可以相信通过在该项目上的合作合作方应用我方独立开发出的新型纳米自清洁玻璃技术通过合作生产出纳米自清洁玻璃将会带来可观的经济效益和社会效益。
特此诚邀行业内知名企业合作共同生产并销售纳米自清洁玻璃。
1.2、项目的主要内容和目前的进展状况：
1.2.1、项目的主要内容：
本项目为在常温下在清洁的玻璃表面上用相应的涂覆技术生产出具有稳定的完全锐钛矿型TiO2基纳米薄膜自清洁玻璃。
使普通玻璃具备自清洁、光催化功能。
我方开发出的纳米自清洁玻璃技术具有如下特点：
（1）、通过常温常压条件下的涂覆在玻璃深加工环节可以直接实现离线自清洁玻璃的生产。
（2）、通过常温常压条件下的涂覆可在浮法玻璃生产线上实现涂覆实现在线自清洁玻璃的生产在国际上我方技术能唯一满足浮法工艺要求。
（3）、因为工艺条件为常温常压涂覆这就保证了我方技术可以满足任意超大板面以及异型玻璃的自清洁玻璃加工。
（4）、同时我方还开发出了完备的玻璃加工工艺技术真正意义上完成了自清洁玻璃的产业化和规模化生产。
从而纳米自清洁玻璃的发展可促进我国玻璃行业向着与生态环境协调的方向发展提高我国玻璃行业在国际玻璃及玻璃制品行业中的地位和竞争力增加我国玻璃行业的国际影响力。
1.2.2目前的进展情况
“二元协同纳米界面结构”以及所对应的纳米自清洁界面技术。
为中国科学院百人计划支持的重点研究支持项目同时该项目也被国家重大基础研究“973”和“863”支持项目在该领域我们已经申请了多项国际国内专利。
目前我方已经在自清洁玻璃生产方面实现了实质性的重大突破克服了制约自清洁玻璃在性能要求以及在技术和工艺上的技术瓶颈从使用和检测效果上看我方生产的自清洁玻璃已经达到实际应用的要求相关产品已经得到了玻璃行业专业人士的认可并被国家大剧院、奥运会场馆等国家重点项目特别指定采用。
我方技术均能够满足以上大规模的应用要求并将开创纳米自清洁玻璃大规模应用的先河。
因而该项技术目前已经居于国际领先水平。
2、技术概况、国内外的现状、水平和发展趋势2.1、技术概况：
纳米TiO２的超亲水和光催化效果最早由日本东京大学的桥本和仁（Hashimoto）、藤岛昭（Fujishima）等人的基础研究中发现。
其基本原理为：
即：
在微弱光下即在太阳光（紫外光强度1mw.CM-2）,或在日光灯（紫外光强度约0.2mw.CM-2）的照射下TiO2吸收紫外光后在微弱光下即在太阳光（紫外光强度约为1mw·cm-2）或在日光灯（紫外光强度约为0.2mw·cm-2）照射下TiO2吸收近紫外光后光生电子和空穴分别使TiO2表面吸附的氧还原和水氧化生成·O-2和－OH活性基因这些活性基因足以使玻璃表面的有机污物、微生物和细菌分解为CO2和H2O等简单无机物。
与此同时在研究中还发现TiO２薄膜经微弱光照射后Ti02表面具有超亲水性和光催化活性如果遮断光源这些特性在黑暗中仍能保持一段时间。
研究中还发现TiO２在纳米尺度内,超亲水和光催化性能会大幅度提高；并且实际存在的TiO２晶型形式有三种即
（1）锐钛矿型TiO２晶型
（2）金红石型TiO２晶型和（3）板钛矿TiO２ 晶型。
其中仅仅只有锐钛矿型TiO２具有超强的超亲水性能和光催化性能而金红石型TiO２和板钛矿TiO２则不具备理想的超亲水和光催化性能。
基于以上原理各国在基础研究和应用研究方面展开了大量的工作尤其突出的是在纳米自清洁玻璃领域的研究展开了激烈的竞赛。
由于各研究机构和厂商采用的方法截然不同使得最终的产品性能和效果差别很大。
以下为国内外各机构和厂商在玻璃自清洁领域研究及应用的基本情况：
2.2、国外相关产品与技术发展的概况2.2.1、英国Pilkington采用化学气相沉积（CVD）方法：
即通过化学汽相沉积（CVD）方法将TiO２沉积到洁净玻璃的表面沉积结果往往为三种TiO２晶型共混存在沉积在一起。
该自清洁玻璃具有特点：
A:
锐钛矿型TiO２晶型的含量极低,仅仅具有很有限的超亲水和光催化功能；B:
应用CVD方法生产自清洁玻璃成本很高;C:
应用该方法生产的自清洁玻璃将使玻璃本身的透射率大大降低（约降低10%）。
D:
为非纳米材料效率较低。
E:
为弥补性能低下的缺陷CVD方法将通过增加膜厚方式来提高性能。
由于有效成份锐钛TiO２晶型的含量极低亲水性和光催化性难以保证加上透射率降低以及生产成本较高等负面因素。
因而该产品市场上有过推广但是因为性能价格和成本因素市场反馈效果极差。
玻璃行业专家评价英国Pilkington生产的自清洁玻璃的性能对比不明显。
2.2.2、美国PPG公司ATOFINA公司：
采用的方法和Pilkington类似生产的自清洁玻璃效果差成本高至今仍未在市场上有过推广。
2.2.3、日本旭硝子公司采用锡铅和钛的氧化物混合通过化学气相沉积（CVD）方法或喷涂热解方法。
其结果为：
锐钛矿型TiO２晶型的含量仍然极低因而该自清洁玻璃表面的自清洁效率较低成本也高有不成规模的市场销售市场反馈效果不佳。
以上几家企业均为国际玻璃行业的知名企业。
由于自清洁玻璃产品出现将预示着巨大的潜在市场目前相应厂家均在加大投入积极的改进配方及工艺希望突破技术瓶颈。
但是由于以上企业多期望通过利用现有玻璃加工工艺实现自清洁玻璃的生产从研发思路上看以上企业尚处于误区之中。
2.3、国内相关产品与技术现状
我国国内有研究机构进行研究目前基本上处于基础研究阶段离实际应用尚有距离。
中国企业上马自清洁玻璃项目典型的企业有两家：
三峡新材公司；长春新世纪公司。
采用的技术
（1）磁控溅射技术；
（2）溶胶提拉+高温烧结技术。
2.3.1、三峡新材公司：
先后采用的技术有
（1）磁控溅射技术；
（2）溶胶提拉+高温烧结技术。
2.3.1.1磁控溅射方法:
利用现有的磁控溅射镀膜设备通过将金属钛溅射到玻璃表面在玻璃表面自然氧化生成TiO２的薄膜使得玻璃表面具有一定的亲水性来达到自清洁效果。
由于磁控溅射技术限制玻璃表面生成的TiO２薄膜为无定型的TiO２薄膜。
这样所得到自清洁玻璃具有如下特点：
A:
玻璃表面的亲水性及自清洁性能极其有限。
B:
磁控溅射的成本高额昂。
因而该技术具有很大的局限性市场反馈效果差。
实际上该技术没有得到推广。
2.3.1.2、溶胶提拉+高温烧结技术：
即将TiO２制成溶胶再将玻璃放入该溶胶中浸润提拉的方式得到处理过的玻璃再将该玻璃再高温烧结炉中烧结550。
C3-4h完成金红石晶型向锐钛矿晶型的转化。
该方法存在缺陷,A:
通过高温烧结成本高不利于规模化生产。
B：
金红石晶型向锐钛矿晶型的转化存在转化效率问题,自清洁效果有限。
C:
有彩虹现象。
D:
使得玻璃的透光率降低15-20%。
因此该技术从投放市场以来一直未得到积极反响。
必须提到该技术所涉及的技术内容与我方三年以前的某一项技术水平接近并对我方申请的（专利号：
00109176._）构成侵权。
目前该项专利已经成为能够达到实用要求的唯一国家正式授权的纳米自清洁技术专利。
我方保留向国家专利局提出申述相关知识产权保护的权利。
2.3.2长春新世纪公司：
采用方法为：
溶胶提拉+高温烧结方法,应用工程：
长春长江路步行街工程。
该技术存在同2.3.1.2所述缺陷相同的缺陷。
该技术所涉及的技术内容与我方三年以前的某一项技术水平接近并对我方申请的（专利号：
00109176._）构成侵权我方已经就此向国家专利局提出质疑申请。
目前该项专利已经成为能够达到实用要求的唯一国家正式授权的纳米自清洁技术专利。
我方保留向国家专利局提出申述相关知识产权保护的权利。
3、项目的实施意义3.1、关键技术及创新点论述
我方通过近五年的潜心研究利用特种纳米技术生产出光催化和亲水性极高活性并且性能稳定的纳米TiO2乳液并且经过常温涂覆的工艺生产出纳米自清洁玻璃该技术生产出的纳米自清洁玻璃克服了以上各种技术所带来的缺陷真正意义上实现了在保持玻璃表面原貌的情况下达到玻璃的高效自清洁和光催化效果。
3．2、项目的技术成熟性和项目产品可靠性论述3．2．1、纳米自清洁玻璃产品完成了如下测试3．2．1．1、耐人工老化性测试：
2000h结果：
通过已经基本达到实际使用要求3．2．1．2、透光系数：
不但透射率没有降低反而提高1-2%这是以前无法做到的.3．2．1．3、耐沾污性：
0级结果：
通过3．2．1．4、耐酸性：
5%H2SO4浸泡48h,表面无变化3．2．1．5、耐碱性：
饱和Ca（OH）2浸泡48h,表面无变化3．2．1．6、附着力：
划格法0级3．2．1．7、硬度：
0.893．2．1．8、超亲水性：
表征超亲水性为接触角,一般玻璃为25º～35º中科纳米产品接触角为《6.5º,具有超亲水性PILKINGTON产品接触角为《17.5º,不具有超亲水性。
3．2．1．9、光催化活性：
该特性为表TiO2薄膜对有机物的分解能力结果表明中科纳米产品光催化活性ΔABS为－0.005,PILKINGTON产品光催化活性ΔABS为－0.08。
中科纳米产品是PILKINGTON的16倍。
3．2．2、完成了常温常压下自清洁玻璃涂覆工艺的摸索及效果评价。
3．2．2．1、特种规格超大板面
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