Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Preparation of self-cleaning and anti-reflective glass by coating with titanium dioxide and magnesium fluoride
Year (A.D.)
2022
Document Type
Thesis
First Advisor
พรนภา สุจริตวรกุล
Second Advisor
นภเขต จิรบวรพงศา
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Material Science (ภาควิชาวัสดุศาสตร์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เทคโนโลยีเซรามิก
DOI
10.58837/CHULA.THE.2022.1258
Abstract
งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ในการเตรียมกระจกที่มีสมบัติการทำความสะอาดตัวเองและสามารถลดการสะท้อนของแสงโดยการเคลือบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์และแมกนีเซียมฟลูออไรด์ โดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 3 ส่วน คือ (1) การสังเคราะห์อนุภาคแมกนีเซียมฟลูออไรด์ ด้วยกระบวนการให้ความร้อนโดยไมโครเวฟ ศึกษาเวลาในการให้ความร้อนที่ 5, 10, 15 และ 20 นาที พบว่าอนุภาคที่ได้มีความบริสุทธิ์ เฟสเตตระโกนอล ขนาดผลึกเพิ่มมากขึ้นเมื่อเพิ่มเวลาในการให้ความร้อน มีลักษณะไม่สมมาตร กลวง เห็นขอบชัดเจน เมื่อเตรียมเป็นฟิล์มเคลือบบนกระจก พบว่าตัวอย่างอนุภาคที่ให้ความร้อน 15 นาที (MW-15) แสดงค่าการส่องผ่านแสงเฉลี่ยในช่วงความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร เท่ากับ 89.93% ในขณะที่กระจกที่ไม่ได้เคลือบแสดงค่าการส่องผ่านแสง เท่ากับ 88.63% (2) การเตรียมฟิล์มไทเทเนียมไดออกไซด์บนพื้นผิวกระจก โดยสังเคราะห์ด้วยกระบวนการโซลเจลร่วมกับการเคลือบปั่นเหวี่ยง เคลือบบนพื้นผิวกระจก 1, 3 และ 5 รอบ ฟิล์มที่ได้เป็นเฟสอะนาเทส สม่ำเสมอ เกรนมีขนาดประมาณ 10 นาโนเมตร ค่าการส่องผ่านแสงลดลงเมื่อเพิ่มจำนวนรอบการเคลือบ โดยที่การเคลือบ 1, 3 และ 5 รอบมีค่าการส่องผ่านแสงเฉลี่ยในช่วงความยาวคลื่น 400-700 นาโนเมตร เท่ากับ 88.03, 78.22 และ 78.66 % และจากการทดสอบการย่อยสลายสีย้อมเมทิลีนบลู เปรียบเทียบผลอัตราการกู้คืนค่าการส่องผ่านแสง พบว่ากระจกที่เคลือบไทเทเนียมไดออกไซด์ 1, 3 และ 5 รอบ มีค่า 46.81, 47.15 และ 65.28% ที่เวลา 240 นาที และทุกตัวอย่างมีค่ามุมสัมผัสระหว่างพื้นผิวกับหยดน้ำต่ำกว่า 10 องศา (3) การเตรียมฟิล์มไทเทเนียมไดออกไซด์และแมกนีเซียมฟลูออไรด์บนพื้นผิวกระจก โดยกำหนดปริมาณ MW-15 เท่ากับ 1, 3, 5, 7 และ 9% ของปริมาณไทเทเนียมไดออกไซด์ และเคลือบลงบนกระจก 1, 3 และ 5 รอบ พบว่าที่การเคลือบ 3 รอบ ทุกตัวอย่างที่เติมอนุภาคแมกนีเซียมฟลูออไรด์มีค่าการส่องผ่านแสงเฉลี่ยมากกว่าตัวอย่างที่ไม่ได้เติมและเมื่อนำไปทดสอบสมบัติการทำความสะอาดตัวเอง พบว่าทุกตัวอย่าง มีอัตราการกู้คืนค่าการส่องผ่านแสงมากกว่ากระจกที่ไม่ได้เคลือบ โดยที่ตัวอย่างที่เติมแมกนีเซียมฟลูออไรด์ 9% เคลือบจำนวน 5 รอบ มีค่าสูงที่สุด คือ 88.57% ที่เวลา 240 นาที จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเคลือบกระจกด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์ส่งเสริมสมบัติการทำความสะอาดตัวเอง และการเติมอนุภาคแมกนีเซียมฟลูออไรด์ปริมาณที่เหมาะสม เพิ่มค่าการส่องผ่านแสงได้
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This research aims to develop self-cleaning glass that can reduce light reflection by coating it with titanium dioxide and magnesium fluoride. The study is divided into three parts. Firstly, the synthesis of magnesium fluoride nanoparticles using microwave heating. The particles had a tetragonal phase with increased size as heating time extended. They appeared hollow with clear edges. When coated on glass, the sample heated for 15 minutes (MW-15) achieved an average light transmittance of 89.93% in the wavelength of 400-700 nm, while uncoated glass had 88.63%. Secondly, the Preparation of titanium dioxide films on the glass surface using a sol-gel combined with spin coating. The films were in the anatase phase with uniform morphology and grain sizes of around 10 nm. The transmittance decreased with increased coating cycles: 88.03%, 78.22%, and 78.66% for 1, 3, and 5 cycles, respectively. Coated samples exhibited contact angles below 10 degrees. The self-cleaning properties investigated by the methylene blue dye degradation showed transmittance recovery rates of 46.81%, 47.15%, and 65.28% at 240 minutes for 1, 3, and 5 cycles, respectively. Finally, Coating glass with titanium dioxide and magnesium fluoride (1, 3, 5, 7, and 9%) for 1, 3, and 5 cycles. At the 3-cycle coating, all samples with added magnesium fluoride nanoparticles had higher light transmittance than samples without. In the dye degradation test, all coated samples outperformed the uncoated glass. The sample with 9% magnesium fluoride nanoparticles, coated for 5 cycles, achieved the highest recovery rate of 88.57% at 240 minutes. Study results show that coating titanium dioxide improves self-cleaning and adding magnesium fluoride nanoparticles enhances glass transparency.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
สุวรรณเดชา, วริสรา, "การเตรียมกระจกที่มีสมบัติการทำความสะอาดตัวเองและป้องกันแสงสะท้อนโดยการเคลือบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์และแมกนีเซียมฟลูออไรด์" (2022). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 11156.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/11156
