二酸化チタンコーティング：特性と用途

二酸化チタン（TiO₂)の名前はあまり知られていないかもしれないが、その用途は日常生活のさまざまな場面に存在している。汎用性の高さで知られるTiO₂ コーティングは、建築から医療に至るまで、多くの産業で不可欠なものです。このブログでは、酸化チタンコーティングを不可欠なものにしている核となる特性と、今日の技術を形成しているその幅広い用途について掘り下げていきます。

二酸化チタンの特性

酸化チタンは、化粧品、食品添加物、コーティング剤などを含む日常製品にとって理想的な成分であるユニークな特性の組み合わせを誇る、傑出した素材である。 酸化チタンのより顕著な特性₂ を含む：

• 高屈折率:酸化チタン₂ は高屈折率（2.25@550nm）であり、レーザー光学に使用される誘電体ミラーの製造に理想的である。
• UVプロテクション:酸化チタン₂ は紫外線（UV）を効率よく吸収し、優れたUVカット効果を発揮する。このため、多くの日焼け止めやUVカット剤がTiO₂ を主成分としている。
• 光触媒活性:TiOの場合₂ 紫外線を吸収する。 電子・正孔対を生成する その後に化学反応を触媒する。 この効果は、セルフクリーニング表面や抗菌コーティングに役立つ。
• 化学的安定性:酸化チタン₂ は化学的に安定で耐腐食性があり、過酷な環境での使用に適している。
• 無毒性:酸化チタン₂ は一般的に無毒とされ、食品接触材料や化粧品に使用しても安全である。

酸化チタンコーティングの用途

TiOの実社会での応用₂ コーティングは、その多様性と同様に魅力的である。窓ガラスや外壁塗装のようなセルフクリーニングの表面は、光触媒の特性を利用して汚染物質を分解する。病院や食品加工工場ではTiO₂の抗菌特性により、無菌環境を維持することができる。消費者向け製品では、TiO₂の紫外線吸収能力は、日焼け止めの主要成分であり、プラスチックや繊維を紫外線劣化から保護するためにも使用される理由である。さらに、光触媒浄化システムにおけるその役割は、空気や水を浄化することで環境の持続可能性を推進するのに役立っている。酸化チタンの高い屈折率₂ は、ミラーや光ファイバーのような光学部品の効率を高めるのに理想的である。

プラティパス・テクノロジーズの二酸化チタン・コーティング

プラティパス・テクノロジーズでは、酸化チタンの薄膜コーティングを製造している。₂ 反応性電子ビーム蒸発法は、高エネルギー酸素を用いた真空プロセスである。 電子ビーム蒸発では、高エネルギーの電子ビームが純粋な酸化チタンのブロックに衝突し、部分的に酸化された酸化チタン分子が放出される。 一方、高純度酸素の流れは高温のまま真空中に流れ込む。 ソースから基板への移動中、酸化チタンは酸素と反応し、再酸化してTiO₂. このTiO₂ その後、最終コーティングの密着性と光学特性を向上させるため、250℃で加熱された基板に蒸着する。

上の画像は、TiO₂ 顕微鏡用スライドガラスにコーティングされたフィルム。 この画像は、光学、半導体、科学研究用コーティングなどの産業用途において重要なパラメーターであるコーティングプロセスの均一性と品質を示している。コーティングされたガラスは、光の干渉効果を示す紫色を帯びた半透明に見える。 この効果はTiO₂ 特定の波長の光がコーティングの異なる界面で反射する際に、建設的または破壊的に干渉し、観察される発色につながる。  

二酸化チタン薄膜の分光分析

TiOの分光分析₂-コーティングされたスライドガラスから、TiO₂ フィルム。 下の画像は、380ナノメートル（nm）から700nmまでの可視光スペクトルにおける光の反射率を、TiO₂ 裸のガラスに比べて。  

のスペクトルに注目されたい。₂-コーティングされたガラス（青線）は3つの顕著なピークを示し、反射（R）が他のスペクトルよりも著しく高い波長を示している。 最初のピークは402nm（R = 44.51%）、2番目のピークは490nm（R = 40.67%）、3番目のピークは656nm（R = 37.49%）に発生する。 最大ピークが現れる波長は、膜厚とコーティングの屈折率にのみ依存する。 したがって、この情報を使って蒸着膜の波長が378nmであることを計算した。 

コーティングされていない裸ガラスの反射スペクトルは、平坦な線（オレンジの線）で描かれており、～4%と一貫して低いままである。₂-コーティングガラス。

酸化チタンの科学₂ 光学用コーティング

酸化チタンの科学₂ コーティングは、光との相互作用に根ざしている。薄膜として塗布した場合、TiO₂ は、その表面で反射する異なる波長の光の結果として、きらめく色として観察できる干渉効果を生み出す。酸化チタンの反射スペクトルを分析すると₂ コーティングは、光学性能を向上させるために波長における光の反射率を最大にするなど、特定の用途に合わせて調整できることが明らかになった。 TiO₂ フィルムでは、最大反射が観察される波長を変えることが可能である。

結論

二酸化チタンコーティングは、様々な用途において非常に貴重な特性を兼ね備えています。自浄作用のある窓ガラスから光学機器の強化まで、酸化チタン₂ は、材料とその能力へのアプローチ方法に静かに革命を起こしている。研究が新たな可能性を解き放ち続けるにつれ、TiO₂ コーティングは、それが保護する表面と同じくらい明るい。未来の素材との関わり-TiO₂ コーティングは、あなたの次のプロジェクトに貢献するだろう。