m2表示）與加速電壓AV聯(lián)系起來（以kV表示）：
[0096]DOmin= 10. (AV/20) L5〇
[0097] 可以通過測量表面上液滴的脫離角評估表面排出水，從而霧的能力。圖2表示能 夠測量脫離角的裝置。將液滴置于樣品上，它相對于水平面的傾斜角可以變化。逐漸增加 角度（A)。將液滴的重量W轉(zhuǎn)化成切向力Fs，所述切向力Fs的作用是當表征排出樣品上的 水的能力的角度（A)大于最小脫離角時，使液滴從傾斜面滑落。
[0098] 對于氮和氧，結(jié)果與離子束（其特征如上所述）一起分別結(jié)合于表3和4。
[0099]
[0100]表 3
[0101]
[0102]表 4
[0103] 發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法處理的樣品的脫離角比未處理的樣品低40° (氮）和低 35° (氧）。這意味著使水滴滑落所需的力減小。這種滑動力Fs對應(yīng)液滴投射至滑動面的 重量W:Fs=WXsin(A)。應(yīng)用這個規(guī)律，估計未處理樣品的液滴滑動力等于W.sin(55° )， 對于1017個離子/cm2的劑量，則等于W.sin(15° )，即液滴對經(jīng)處理的玻璃材料的粘附降 低了 70%。
[0104] 根據(jù)本發(fā)明的方法的不同實施方案，其可以彼此組合：
[0105]-玻璃材料可以0. lmm/s-1000mm/s的速率RFP相對于離子束移動。因此可移動 樣品以處理尺寸大于離子束的區(qū)域。前進速率RFP可以不變或變化。根據(jù)一個實施方案，玻 璃材料移動而離子束固定。根據(jù)另一個實施方案，離子束掃描玻璃材料。當離子束是可移 動時，玻璃材料也可以移動。根據(jù)一個實施方案，玻璃材料的相同區(qū)域在離子束下以速率rfp 根據(jù)通過次數(shù)N移動。因此，可以用N次通過結(jié)束時與玻璃材料相同的區(qū)域接受的離子劑 量的總和相對應(yīng)的離子劑量來處理該區(qū)域。還應(yīng)當注意，如果玻璃材料的尺寸允許，處理階 段可以是靜態(tài)的且由一次或多次離子閃爍產(chǎn)生。
[0106] 因此，根據(jù)本發(fā)明方法處理的超親水性表面呈現(xiàn)三個優(yōu)勢：
[0107]-與亮度條件無關(guān)，在長時間內(nèi)抑制霧的形成。
[0108]-使液滴更好地擴散，從而融合以形成快速蒸發(fā)的水膜。
[0109] _使稍微傾斜的表面上的液滴更快地排出。
【主權(quán)項】
1. 一種用于增強玻璃材料的親水性的處理方法，其特征在于，它由離子轟擊組成，其 中： -離子束的離子選自氮（N)和氧（O)元素的離子； -所述離子的加速電壓AV大于或等于5kV且小于或等于1000kV，尤其大于或等于5kV 且小于或等于200kV，實際上甚至大于或等于IOkV且小于或等于IOOkV ; -所述玻璃材料的溫度低于或等于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度； -單位表面積的所述離子劑量為1〇12個離子/cm2和10 18個離子/cm2之間的范圍，尤其 大于或等于1〇15個離子/cm2,實際上甚至大于或等于IO15個離子/cm 2且小于或等于10 17個 離子/cm2〇2. 如前述權(quán)利要求所述用于持續(xù)增強親水處理的處理方法，其特征在于，所述玻璃材 料形成由離子轟擊組成的預(yù)處理的對象，其中： -離子束的離子選自氬（Ar)、氪（Kr)和氙（Xe)元素的離子； -所述離子的加速電壓大于或等于5kV且小于或等于1000 kV ; -所述玻璃材料的溫度低于或等于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度； -單位表面積的所述離子劑量選自1〇12個離子/cm2和IO is個離子/cm 2之間的范圍。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述氬（Ar)離子的劑量范圍為5X 10 16至 5 X IO17個離子/cm 2以持續(xù)增強所述親水性。4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述氪（Kr)離子的劑量范圍為10 16至10 17 個離子/cm2以持續(xù)增強所述親水性。5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述氙（Xe)離子的劑量范圍為5X 10 15至 5 X IO16個離子/cm 2以持續(xù)增強所述親水性。6. 如權(quán)利要求1所述的親水處理方法，其特征在于，所述單位表面積的離子劑量選自 5 X IO15個離子/cm 2和5 X 10 18個離子/cm2之間的范圍以將水滴的接觸角降低至低于小于 或等于20°的值。7. 如前述權(quán)利要求任一項所述的親水處理方法，其特征在于，測定單位表面積的離子 劑量和離子的加速電壓從而使表面原子濃度大于或等于氮的原子濃度閾值〇. 1 %和氧的原 子濃度閾值2. 5%。8. 如前述權(quán)利要求任一項所述的親水處理方法，其特征在于，所述離子束的離子是氮 (N)，所述加速電壓AV大于或等于10kV，所述單位表面積的離子劑量大于或等于值DNmin = (AV/20)2,其中DNmin以IO16個離子/cm 2表示，加速電壓AV以kV表示。9. 如權(quán)利要求1-7任一項所述的親水處理方法，其特征在于，所述離子束的離子是氧 (〇)，所述加速電壓AV大于或等于10kV，所述單位表面積的離子劑量大于或等于值DOmin =10. (AV/20)h5,其中DOmin以IO16個離子/cm2表示，加速電壓AV以kV表示。10. 如前述權(quán)利要求任一項所述的親水處理方法，其特征在于，本發(fā)明的親水處理方法 包括初步階段，其中單位表面積的離子劑量和離子的加速電壓根據(jù)以下階段確定： a. 選擇離子的加速電壓為IOkV至IOOkV ; b. 選擇單位表面積的離子劑量為IO15個離子/cm2至10 17個離子/cm 2; c. 在選擇的條件下進行本發(fā)明的處理； d. 測量經(jīng)處理的玻璃材料上的水滴的接觸角； e. 將測得的接觸角與期望的接觸角的值相比較； f. 如果測得的接觸角大于期望的接觸角的值，用之前使用的單位表面積的離子劑量的 兩倍再次進行本發(fā)明的處理； g. 重復(fù)階段c-f?直到測定單位表面積的離子劑量和離子的加速電壓從而使測得的接 觸角小于或等于期望的接觸角的值。11. 如前述權(quán)利要求任一項所述的親水處理方法，其特征在于，所述玻璃材料以 0. lmm/s-1000mm/s的速率Rfp相對于所述離子束移動。12. 如前述權(quán)利要求任一項所述的親水處理方法，其特征在于，所述玻璃材料的相同區(qū) 域在離子束下以速率Rfp根據(jù)通過次數(shù)N移動。13. 如前述權(quán)利要求任一項所述的親水處理方法，其特征在于，所述玻璃材料選自鈉鈣 玻璃。14. 玻璃部件，包含至少一個如前述權(quán)利要求任一項處理的親水性表面。15. 如權(quán)利要求1-13任一項所述的親水處理方法用于處理塊狀玻璃部件的用途，所述 塊狀玻璃零件選自汽車擋風(fēng)玻璃、眼鏡鏡片、光學(xué)裝置的透鏡、鏡子、建筑物的窗、光導(dǎo)纖維 和玻璃注射器體。
【專利摘要】用離子束處理玻璃材料的方法，其中：-離子的加速電壓為5kV-1000kV；-所述玻璃材料的溫度低于或等于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；-氮(N)和氧(O)的單位表面積的離子劑量選自1012個離子/cm2和1018個離子/cm2之間的范圍以將水滴的接觸角降低至低于20°；-用氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)進行在先預(yù)處理以增強超親水性處理的持續(xù)時間。因此，有利地獲得具有長持續(xù)時間的超親水性玻璃材料。
【IPC分類】C03C23/00
【公開號】CN105073675
【申請?zhí)枴緾N201480017395
【發(fā)明人】D·比薩爾多, F·蓋爾納萊克
【申請人】奎爾科技
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2014年3月26日
【公告號】CA2903007A1, WO2014155008A1