自清洁膜系统及其形成方法技术方案

一种自清洁膜系统包括衬底以及膜。膜包括由氟化材料形成的单分子层以及第一多个区域，该第一多个区域设置在单分子层内并且彼此间隔开，使得第一多个区域中的每一个邻接氟化材料、被氟化材料包围并且未被氟化材料覆盖。第一多个区域中的每一个包括光催化材料。一种形成自清洁膜系统的方法包括将由氟化材料形成的单分子层沉积到衬底上。在沉积之后，该方法包括烧蚀单分子层以在其中限定第一多个空腔，其中第一多个空腔中的每一个空腔沿着单分子层与第一多个空腔中的一个相邻空腔间隔开。在烧蚀之后，该方法包括将光催化材料嵌入第一多个空腔中的每一个中，以在衬底上形成膜并由此形成自清洁膜系统。

【技术实现步骤摘要】
自清洁膜系统及其形成方法
技术介绍
本公开涉及自清洁膜系统以及形成该自清洁膜系统的方法。显示系统等设备通常设计为由操作者进行触摸。例如，车辆可以包括通过触摸屏向操作者呈现信息的显示系统。同样地，自动柜员机或售货亭可以包括通过触摸方式来激活的显示系统。其他设备(如相机和眼镜)通常包括在使用时可能会无意中被操作者触摸到的透镜表面。此外，其他设备(诸如车辆、窗户、镜子、电器、橱柜、家具、蜂窝电话、指纹扫描仪、传感器、复印机、医疗仪器和工作台面等)还可以包括可以由操作员触摸的一个或多个表面。因此，操作者在使用时可能会使指纹和/或油残留到这种设备和表面上。
技术实现思路
一种自清洁膜系统包括衬底以及设置在衬底上的膜。膜包括由氟化材料形成的单分子层，该氟化材料选自氟化有机化合物、氟化无机化合物及其组合。膜还包括第一多个区域，该第一多个区域设置在单分子层内并且彼此间隔开，使得第一多个区域中的每一个邻接氟化材料、被氟化材料包围并且未被氟化材料覆盖。第一多个区域中的每一个包括光催化材料。在一个方面，膜可以具有第一表面以及与第一表面相对间隔开并邻接衬底的第二表面。第一表面可以基本上不含角鲨烯。在一个方面，衬底可以具有邻接第二表面的近侧表面、与近侧表面相对间隔开的远侧表面、连接近侧表面和远侧表面的第一边缘以及与第一边缘相对间隔开的第二边缘。自清洁膜系统还可以包括设置在第一边缘附近并配置为发射电磁辐射的光源。电磁辐射可以具有400nm至100nm的波长。在另一方面，电磁辐射可以具有740nm至380nm的波长。此外，膜可以限定大于140°的与水的接触角。在一个方面，光催化材料可以是二氧化钛，并且可以以金红石形式存在于第一多个区域中。在另一方面，光催化材料可以是二氧化钛，并且可以以以锐钛矿形式存在于第一多个区域中。在其他方面，光催化材料可以是二氧化钛，并且可以以金红石形式和锐钛矿形式的组合存在于第一多个区域中。在又一个方面，光催化材料可以掺杂有银。衬底可以由二氧化硅形成。在另一个实施例中，自清洁膜系统可以包括第二多个区域，该第二多个区域设置在单分子层内，使得第二多个区域中的每一个邻接氟化材料并被其包围，其中第二多个区域中的每一个包括银。一种形成自清洁膜系统的方法包括将由选自氟化有机化合物、氟化无机化合物及其组合的氟化材料形成的单分子层沉积到衬底上。在沉积之后，该方法包括烧蚀单分子层以在其中限定第一多个空腔。第一多个空腔中的每一个空腔沿着单分子层与第一多个空腔中的一个相邻空腔间隔开。在烧蚀之后，该方法包括将光催化材料嵌入第一多个空腔中的每一个中，以在衬底上形成膜并由此形成自清洁膜系统。膜包括第一多个区域，该第一多个区域包括光催化材料。第一多个区域设置在单分子层内并且彼此间隔开，使得第一多个区域中的每一个邻接氟化材料、被氟化材料包围并且未被氟化材料覆盖。在一个方面，该方法可以进一步包括烧蚀单分子层以在其中限定第二多个空腔。该方法可以进一步包括用波长为400nm至100nm的电磁辐射照射第一多个区域。在另一方面，该方法可以包括用波长为740nm至380nm的电磁辐射照射第一多个区域。在一个方面，该方法可以进一步包括使膜和角鲨烯接触。该方法还可以包括将角鲨烯沿着膜从单分子层扩散到第一多个区域中的至少一个区域。此外，该方法还可以包括氧化角鲨烯。该方法可以进一步包括蒸发角鲨烯。结合附图和所附权利要求，通过以下对用于执行本公开的优选实施例和最佳方式的具体实施方式，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将是显而易见的。附图说明图1是自清洁膜系统的正视图的示意性图示。图2A是图1的自清洁膜系统的一部分的放大立体图的示意性图示。图2B是图1的自清洁膜系统的另一实施例的一部分的放大立体图的示意性图示。图3是沿剖面线3-3截取的图1的自清洁膜系统的剖视图的示意性图示。图4是形成图1至图3的自清洁膜系统的方法的一个实施例的流程图。图5是图4的方法的各部分的示意性图示。具体实施方式参考附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，图1中总体上示出了自清洁膜系统10。自清洁膜系统10可以适用于操作者可能触摸屏幕、透镜或表面并将指纹、油和/或其他有机的或碳基污染物或病原体留在其上的应用情形。更具体地说，自清洁膜系统10可以用于需要干净的且基本上不留指纹的屏幕、透镜或表面的应用情形。也就是说，自清洁膜系统10可以用于从这样的屏幕、透镜或表面上去除指纹和其他有机污染物。例如，自清洁膜系统10可以用于汽车应用，例如，包括触摸屏的内置导航系统或者包括镜头的车辆摄像头。可选地，自清洁膜系统10可以用于非汽车应用，例如但不限于消费电子产品、蜂窝电话、眼镜、个人防护设备、电器、家具、售货亭、指纹扫描仪、医疗设备、传感器、飞行器和工业车辆。现参考图3，自清洁膜系统10可以施加到衬底12上。衬底12可以由适于折射可见光的玻璃质透明材料形成。例如，在一个实施例中，衬底12可以由二氧化硅形成。在另一个示例中，衬底12可以由聚碳酸酯或其他塑料形成。可选地，如图2A最佳所示，衬底12可以由包括二氧化硅和二氧化钛的交替层14、16的防反射涂层形成。也就是说，衬底12可以是防反射膜或涂层。通常情况下，作为非限制性示例，衬底12可以配置为显示系统的屏幕、眼镜或护目镜的镜片、头盔的护目镜、冰箱的表面、橱柜柜面、车辆的门板、售货亭的触摸屏，或者配置为可以由操作者触摸的另一个表面或设备。自清洁膜系统10还包括设置在衬底12上(例如，化学键合到衬底12上)的膜18，如下面更详细描述的。膜18可以配置为覆盖衬底12并保护其免受指纹、油和有机污染物的影响。也就是说，膜18可以配置为使残留在膜18上的指纹、油和有机污染物被清除掉、消失或蒸发掉，从而保持能够显示清晰图像或反射的干净衬底12。更具体地，如参考图3所述，膜18可以具有第一表面20以及与第一表面20相对间隔开的第二表面22。第二表面22可以邻接衬底12，并且第一表面20可以基本上不含角鲨烯、有机材料和/或其他脂肪酸的油。如本文所用，术语“角鲨烯”是指具有30个碳原子并且由国际纯粹与应用化学联合会名称(6E,10E,14E,18E)-2,6,10,15,19,23-六甲基二十四烷-2,6,10,14,18,22-己烯表示的有机化合物。通常，膜18可以表征为薄膜，并且可以具有例如10μm至150μm的厚度24。衬底12还具有邻接第二表面22的近侧表面26以及与近侧表面26相对间隔开的远侧表面28。因此，衬底12和膜18配置为透过近侧表面26、远侧表面28、第一表面20和第二表面22传输可见光。衬底12还具有连接近侧表面26和远侧表面28的第一边缘30以及与第一边缘30相对间隔开的第二边缘32。现参考图2A和图2B，膜18包括由氟化材料形成的单分子层34，该氟化材料选自氟化有机化合物、氟化无机化合物及其组合。单分子层34可以形成绝大部分的膜18，并且可以表征为单分子层场。如本文所用，术语“单分子层”是指具有一个分子的厚度24(图2A)的层。也就是说，单分子层34为一个分子那么厚，并且可以表征为薄层。在一个实施例中，氟化材料可以是氟化类金刚石碳。在另一个实施例中，氟化材料可以是氟化氧化锡(IV)。氟化材料(即氟化有机化合物，氟化无机化合物及其组合)为膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自清洁膜系统，包括：衬底；以及膜，所述膜设置在所述衬底上并且包括：由氟化材料形成的单分子层，所述氟化材料选自氟化有机化合物、氟化无机化合物及其组合；以及第一多个区域，所述第一多个区域设置在所述单分子层内并且彼此间隔开，使得所述第一多个区域中的每一个邻接所述氟化材料、被所述氟化材料包围并且未被所述氟化材料覆盖，其中所述第一多个区域中的每一个包括光催化材料。

【技术特征摘要】
2017.05.18 US 15/5988451.一种自清洁膜系统，包括：衬底；以及膜，所述膜设置在所述衬底上并且包括：由氟化材料形成的单分子层，所述氟化材料选自氟化有机化合物、氟化无机化合物及其组合；以及第一多个区域，所述第一多个区域设置在所述单分子层内并且彼此间隔开，使得所述第一多个区域中的每一个邻接所述氟化材料、被所述氟化材料包围并且未被所述氟化材料覆盖，其中所述第一多个区域中的每一个包括光催化材料。2.根据权利要求1所述的自清洁膜系统，其中所述膜具有第一表面以及与所述第一表面相对间隔开并邻接所述衬底的第二表面，并且另外其中所述第一表面基本上不含角鲨烯。3.根据权利要求1所述的自清洁膜系统，其中所述光催化材料是二氧化钛并且以锐钛矿形式存在于所述第一多个区域中。4.根据权利要求1所述的自清洁膜系统，其中所述光催化材料掺杂有银。5.根据权利要求1所述的自清洁膜系统，还包括第二多个区域，所述第二多个区域设置在所述单分子层内，使得所述第二多个区域中的每一个邻接所述氟化材...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·V·达德黑奇，T·A·塞德，J·A·卡朋特，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US