進(jìn)入二十一世紀(jì)，中國(guó)鐵路迎來(lái)了劃時(shí)代的變革，鐵路客車(chē)的幾次大提速及200Km高速動(dòng)車(chē)組的開(kāi)發(fā)對(duì)客車(chē)車(chē)窗玻璃提出了更高要求。同時(shí)，旅客生存環(huán)境也要求舒適、環(huán)保，確保旅客身心健康。納米科技已成為一個(gè)競(jìng)相爭(zhēng)奪的科技戰(zhàn)略制高點(diǎn)，納米銀鈦健康玻璃以其隔熱節(jié)能、防紫外線、光能自潔、抗菌抑菌、凈化空氣、防霧除臭等諸多性能可充分滿足鐵路客車(chē)高速化發(fā)展需求。一場(chǎng)以應(yīng)用納米技術(shù)節(jié)約能源、資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的新的工業(yè)革命正在興起。必將對(duì)鐵路客車(chē)車(chē)窗玻璃及建筑民用玻璃產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
    一、單位現(xiàn)狀
    唐山華達(dá)金明玻璃制品有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱金明公司)是唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛廠華達(dá)總公司的下屬企業(yè)。主要生產(chǎn)機(jī)車(chē)車(chē)輛配件、鐵路用機(jī)客車(chē)中空玻璃、成型玻璃制品及民用建筑各型中空玻璃。金明公司成立于2003年7月，企業(yè)性質(zhì)為股份制有限責(zé)任公司。金明公司引進(jìn)濟(jì)南德佳中空玻璃生產(chǎn)線，并于2003年8月通過(guò)了編號(hào)為WT20030837的檢驗(yàn)，產(chǎn)品符合18045-2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，成為唐山生產(chǎn)槽鋁式中空玻璃的廠家。
    經(jīng)過(guò)兩年多的經(jīng)營(yíng)，依靠靈活的經(jīng)營(yíng)機(jī)制，發(fā)揮技術(shù)、設(shè)備資源優(yōu)勢(shì)，取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了良好的局面，與秦皇島耀華集團(tuán)、河南許波集團(tuán)、江陰玻璃廠、遼中玻璃廠等十幾個(gè)玻璃企業(yè)建立了合作關(guān)系，年生產(chǎn)各型鐵路客車(chē)中空玻璃及玻璃2萬(wàn)多平米，成為唐山地區(qū)的玻璃深加工企業(yè)。
    二、納米銀鈦健康玻璃的研發(fā)現(xiàn)狀 
    1、我國(guó)玻璃生產(chǎn)現(xiàn)狀
    近年來(lái)我國(guó)玻璃產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)，已建成300多家大、中、小型平板玻璃企業(yè)，浮法玻璃生產(chǎn)線100多條，總產(chǎn)量超過(guò)2億重量箱，位居世界。玻璃品種上普通玻璃多，特種玻璃少。
玻璃行業(yè)是個(gè)規(guī)模效益和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)二者缺一不可的行業(yè)。雖然中國(guó)已成為世界玻璃生產(chǎn)大國(guó)，但還不是玻璃生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。我國(guó)近幾年浮法玻璃質(zhì)量雖有長(zhǎng)足，但優(yōu)等品仍十分短缺。眾多浮法線與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在工藝技術(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)方面存在一定的差距。
    2、鐵路行業(yè)現(xiàn)狀
    根據(jù)近幾年我國(guó)平板玻璃行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況分析和國(guó)家有關(guān)部委發(fā)布的市場(chǎng)供求信息表明：我國(guó)玻璃行業(yè)處于供大于求、價(jià)格下化、效益下降的態(tài)勢(shì)，年過(guò)剩量約在28%左右。供大于求的主要原因是：近年來(lái)平板玻璃生產(chǎn)能力增長(zhǎng)過(guò)快，年形成1500萬(wàn)重量箱過(guò)剩生產(chǎn)能力；圓片玻璃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理，浮法玻璃的比重只占總量的12%左右，遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)對(duì)浮法玻璃的需求；用途單一、功能性差、不能激發(fā)起玻璃市場(chǎng)的消費(fèi)欲望；普通玻璃在長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)吹雨打之后，表面的污漬影響外觀和視野。鐵路客車(chē)運(yùn)行時(shí)，表面積累灰塵、雜物，直接影響露可的外景觀測(cè)。
    3、環(huán)境背景
    世界衛(wèi)生組織估計(jì)，每三個(gè)員工可能就有一個(gè)人在會(huì)使他們生病的場(chǎng)所中工作。據(jù)上海估計(jì)，在寫(xiě)字樓工作人員中因?yàn)榻ㄖ锘疾〉募s占25%左右，北京市有關(guān)部分曾經(jīng)在全市抽查了6座新建的寫(xiě)字樓，對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量辦公環(huán)境惡化進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果令人震驚，室內(nèi)空氣中的有害氣體氨超標(biāo)率達(dá)到了80.56%，臭氧的超標(biāo)率達(dá)到了50%，甲醛的超標(biāo)率達(dá)到了42.11%。而對(duì)于鐵路客車(chē)而言，由于車(chē)體為密封結(jié)構(gòu)，車(chē)型內(nèi)空氣流動(dòng)性差，有害物質(zhì)含量較高，空氣質(zhì)量較低，直接影響旅客的身心健康。
    三、納米銀鈦健康玻璃的材料分析
    1、納米銀
    銀是貴金屬，納米銀市利用納米技術(shù)將純度99%以上的白銀進(jìn)行納米化處理，使其活化，產(chǎn)生比普通銀高出200倍以上的殺菌力，從而抑殺金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、真菌、霉菌等40多種致病菌。
    (1)納米銀的結(jié)構(gòu)
    納米銀系材料是由數(shù)個(gè)或多個(gè)單質(zhì)銀原子或銀系化合物分子通過(guò)在介質(zhì)中特定的反應(yīng)形成的超細(xì)微粒，這些微粒具有單質(zhì)銀和銀化合物所不具備的小尺寸、高活性、高表面積等特性。納米銀粒徑很小，需要在電子顯微鏡下觀察。對(duì)納米顆粒而言，尺寸變小，其比表面積將顯著增加，化學(xué)活性也更強(qiáng)。
    (2)納米銀的抗菌性能
    中科院、醫(yī)科院、軍科院、北京大學(xué)等機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)定，納米銀微粒對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、白色念珠菌等數(shù)十種致病微生物都有強(qiáng)烈的抑制和滅殺作用。檢測(cè)機(jī)構(gòu)瑞典SGS實(shí)驗(yàn)室對(duì)納米銀(愛(ài)杰特)進(jìn)行了抗菌試驗(yàn)，結(jié)果顯示，40ppm的納米銀，作用2分鐘，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌的滅殺率在99.9%以上。
    (3)納米銀的安全性
    根據(jù)美國(guó)毒物與疾病等基礎(chǔ)及美國(guó)公共衛(wèi)生局委托一家公司所做的研究，至今還沒(méi)有外用銀引起毒性反應(yīng)或影響各系統(tǒng)功能以及發(fā)育和遺傳毒性的報(bào)道。元素分析，證實(shí)它和食品一樣安全，以5000mg/Kg的納米銀經(jīng)口給予小鼠，小鼠體重及全身指標(biāo)無(wú)異常反應(yīng)，人體皮膚接觸試驗(yàn)的結(jié)果為陰性。
     2、納米二氧化鈦
    鈦是一種耐腐蝕性、量輕、質(zhì)堅(jiān)的金屬，質(zhì)量介于鐵、鋁之間，強(qiáng)度與碳鋼略同。單位重量強(qiáng)度比約為鐵的二倍，鋁的六倍。耐酸性比鐵高，在海洋中耐蝕性僅次于白金。與其它金屬比較，導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性比較低，熔點(diǎn)在一般金屬中達(dá)1668度，熱傳導(dǎo)率為銅的4.4%。
    金屬名稱    熔點(diǎn)    密度    電氣傳導(dǎo)率    熱傳導(dǎo)率
      鈦        1668    4.51       3.1          4.4
      鋁        660     2.70       64.0         52.7
      鐵        1535    7.85       18.0         15.7
    不銹鋼      1400    8.03       2.4          4.2
      銅        1083    8.93       100          10.0
    二氧化鈦具有三種晶型：銳鈦礦型、金紅石型、板鈦礦型。金紅石型鈦白用于涂料、繪具、印刷油墨、醫(yī)藥品、化妝品與食品等，鈦黃用于涂料、印刷油墨、水泥等。板鈦礦型不常用。銳鈦礦型二氧化鈦具有很多性，其特點(diǎn)是：不發(fā)生光腐蝕，耐酸堿性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)生物無(wú)毒性，來(lái)源豐富，是目前理性的光催化材料。
    納米級(jí)(5—20nm)銳鈦礦型二氧化鈦，具有較大的光催化活性，在日光、自然光或紫外線照射下，生成化學(xué)活性超強(qiáng)的自由基分解污染物、降解有機(jī)物、抑殺細(xì)菌。
銳鈦礦型納米二氧化鈦指標(biāo)值
序號(hào)    指標(biāo)              指標(biāo)值
1       外觀              白色粉末
2       二氧化鈦含量(%   ＞99.5
3       平均粒徑(nm)    ＜20
4       比表面積(m2/g)  ＞120
5       表觀察度          ＜0.30
6       水懸浮液PH值      7—8(未處理型)
7       干燥失重(%)    ＜0.50
8       灼燒失重(%)    ＜1.0
    四、納米銀鈦健康玻璃的作用機(jī)理
    1、親水作用
    納米銀鈦健康玻璃表面納米二氧化鈦薄膜具有超親水性。在通常情況下，將水滴在納米二氧化鈦薄膜，薄膜與水有較大的接觸角，在紫外光照射下，水的接觸角減小，甚至達(dá)到0度(即水滴浸潤(rùn)納米二氧化鈦薄膜表面)，顯示了博膜的親水性。
    2、自潔作用
    納米銀鈦健康玻璃表面納米二氧化鈦薄膜在陽(yáng)光紫外線的催化下反應(yīng)，把落在玻璃上的灰塵等有機(jī)物分解，使其不能與玻璃結(jié)合 而浮于納米二氧化鈦薄膜的表面，下雨時(shí)于水自動(dòng)沖洗掉污物，達(dá)到自潔效果。
    3、分解作用
    納米銀鈦健康玻璃薄膜中納米二氧化鈦的電子結(jié)構(gòu)為一滿價(jià)電帶和空的導(dǎo)電帶，在電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生負(fù)氧離子和氫氧自由基。當(dāng)有機(jī)物質(zhì)(碳?xì)浠衔?和部分無(wú)機(jī)物接觸到納米二氧化鈦薄膜表面時(shí)，便會(huì)分別被負(fù)氧離子和氫氧自由基吸附和氧化分解，終分解為CO2和水。利用這種反應(yīng)可有效分解室內(nèi)的細(xì)菌、病毒、甲醛、苯、氨等有害物，達(dá)到凈化空氣的目的。
    4、抑菌作用
    納米銀鈦健康玻璃納米二氧化鈦薄膜的超氧化能力(氫氧自由基)，可以破壞病毒的細(xì)胞膜，使其細(xì)胞質(zhì)流失死亡：凝固細(xì)菌的蛋白質(zhì)，使其使去活性從而達(dá)到捕捉、殺滅空氣中的浮游細(xì)菌。納米二氧化鈦薄膜中摻雜納米銀離子，提高了協(xié)同作用力。納米銀離子與細(xì)菌接觸反應(yīng)后，造成微生物固有成分破壞或產(chǎn)生功能障礙。當(dāng)微量的納米銀離子到達(dá)微生物細(xì)胞膜時(shí)，因后者代負(fù)電荷，依靠庫(kù)侖引力，使兩者牢固吸附，納米銀離子穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并于琉基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。當(dāng)菌體失去活性后，納米銀離子又會(huì)從菌體中游離出來(lái)，重復(fù)進(jìn)行殺菌，抗菌效果持久。 
    五、納米銀鈦健康玻璃的功能效果
    1、光能自潔
    納米銀鈦健康玻璃的表面納米二氧化鈦薄膜與油污接觸時(shí)，因?yàn)槠浔砻嬗谐H水性，污物不易在表面附著，從而使得表面具有防污自清潔效果，同時(shí)納米二氧化鈦的光催化氧化作用也能降解掉一部分有機(jī)物。納米銀鈦健康玻璃利用這兩種特性使得油污、灰塵不能和玻璃表面牢固的結(jié)合，不易在表面聚集而使玻璃較易清潔。
    2、隔熱節(jié)能防紫外線
    納米銀鈦健康玻璃表面的納米二氧化鈦薄膜厚度為0.3—0.5微米，在近紫外線和近紅外波段具有較低的通過(guò)率，而在可見(jiàn)區(qū)又有很高的透過(guò)率，透過(guò)率可達(dá)75%—80%，這是門(mén)窗玻璃的理想光譜。由于納米二氧化鈦的紫外線吸收特性，納米銀鈦健康玻璃可有效阻隔陽(yáng)光中的紫外線輻射。
    3、抗菌抑菌
    納米銀鈦健康玻璃借助納米二氧化鈦的超強(qiáng)氧化能力和納米銀離子超強(qiáng)殺菌能力破壞空氣中的細(xì)菌，抑制病毒的活性，有效除去游浮于空氣中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、白色念珠菌、綠膿桿菌。
    4、凈化空氣
    納米銀鈦健康玻璃在光的催化作用下，能連續(xù)不斷的分解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨氣等有毒有害氣體，同時(shí)釋放負(fù)氧離子，有效的凈化空氣，減少污染，改善生活和工作環(huán)境。
    5、防霧除臭
    納米銀鈦健康玻璃防霧方面因納米二氧化鈦薄膜表面可以將物質(zhì)表面與水接觸角降低，因此玻璃表面不會(huì)有霧氣形成造成視線模糊。納米銀鈦健康玻璃對(duì)各種臭味物質(zhì)有強(qiáng)力氧化消除作用，強(qiáng)力分解臭源，除臭功能持久有效。
    六、納米銀鈦健康玻璃的覆膜工藝
    納米銀鈦健康玻璃屬于深加工項(xiàng)目。質(zhì)量關(guān)鍵是覆膜用納米銀鈦母液。制備納米銀鈦母液的關(guān)鍵是光催化劑的選擇，選用納米二氧化鈦?zhàn)鰹榧{米銀鈦健康玻璃的光催化劑有其必然性。產(chǎn)品質(zhì)量具有可靠的保障。
納米銀鈦健康玻璃覆膜工藝一般有兩種方式：自動(dòng)化生產(chǎn)線覆膜，人工控制機(jī)械覆膜。
    七、鐵路客車(chē)對(duì)納米銀鈦健康玻璃的應(yīng)用
    采用納米銀鈦健康玻璃的鐵路客車(chē)，玻璃表面形成無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)味、光滑透明的分子級(jí)納米保護(hù)層，防止玻璃磨損及酸雨煙霧污漬侵蝕，并使以被侵蝕的玻璃表面得到修復(fù)。當(dāng)鐵路客車(chē)車(chē)速達(dá)到60Km/小時(shí)以上時(shí)，可以保持清晰視野，灰塵污漬難以附著，不會(huì)在玻璃上形成水膜，玻璃表面也不會(huì)因細(xì)小沙塵產(chǎn)生劃痕。
同時(shí)，超強(qiáng)的防紫外線功能可以確保旅客皮膚不受傷害，抗菌抑菌、凈化空氣、防霧除臭可確保良好的旅客生存環(huán)境。
    八、我單位投資納米銀鈦健康玻璃的經(jīng)濟(jì)分析
    根據(jù)我廠現(xiàn)有條件，亦先采用人工控制機(jī)械覆膜，設(shè)備投資為1萬(wàn)元左右，覆膜納米母料成本單位平米為10元左右。生產(chǎn)場(chǎng)地可把原生產(chǎn)廠房向西擴(kuò)出7-8米，修建生產(chǎn)區(qū)域，重新整修交通道，初步預(yù)算資金為18-20萬(wàn)元。產(chǎn)品運(yùn)用于鐵路客車(chē)中空玻璃，采取中空玻璃兩外側(cè)面單面覆膜。按年生產(chǎn)2萬(wàn)平米計(jì)算，年可創(chuàng)產(chǎn)值400萬(wàn)元，增加50多萬(wàn)元利潤(rùn)。
    在取得一定規(guī)模后，引進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)線覆膜(需投資30多萬(wàn)元)，謀求公司的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“依靠鐵路謀生存，走出鐵路求發(fā)展”的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。積極開(kāi)拓民用建筑市場(chǎng)，在唐山地區(qū)取得一定規(guī)模效益的同時(shí)，逐步占領(lǐng)北京、天津的周邊城市市場(chǎng)。
    鐵路客車(chē)有了納米銀鈦健康玻璃這一保障，充分適應(yīng)于鐵路客車(chē)高速運(yùn)行的要求，提高了旅客乘坐的舒適性及安全性，必將對(duì)鐵路事業(yè)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)，納米銀鈦健康玻璃的問(wèn)世，改變了玻璃的性能，玻璃市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已不再是同類性能產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)與劣的差異，而是不同性能產(chǎn)品本質(zhì)上的差別。采用納米技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)產(chǎn)品更新?lián)Q代，這是玻璃產(chǎn)業(yè)的飛躍，必將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。