[发明专利]光响应层以及层组件

说明书

技术领域

本发明涉及液体尤其是水的UV净化的技术领域。

背景技术

众所周知，UV辐射可以杀死诸如细菌、病毒、霉菌、藻类、酵母菌和像隐孢子虫和贾第虫那样的卵囊(oocyst)之类的水中微生物。当前该知识被应用在各种以安全饮用水的生产为目的的水净化系统中。这种水净化系统的一个例子是并入水在其周围流动的UV灯的水净化系统。

在所有这些系统中，UV源一减少水供给就停止是必要的，否则不安全的饮用水可能被生产并消费。可以由UV传感器于水净化应该发生之处检测UV强度，所述UV传感器当被连接于电磁阀时可以停止水流。这种UV探测器的一个例子在US3,413,465中被公开，其中公开了用于利用紫外辐射而对诸如饮用水之类的流体消毒的装置。公开于US3,413,465中的装置包括被布置为控制水的流动的位于流体入口的阀组件。阀组件包括使用金属球的电磁阀以及由外部光化学单元(photochemical cell)控制的电磁体。当足够的UV辐射量被外部光化学单元探测到，电磁体被供能并且保持金属球以使得它提供打开的流体入口。当太低的UV辐射量被光化学单元探测到，电磁体被关断，这导致阀中的金属球相反地覆盖流体入口，以使得没有流体可以通过装置。

然而对于一些应用，期望更自主的响应。例如，在第三世界国家，有时利用太阳光的UV辐射光谱的UV部分来净化潜在的受污染的水。尤其是在利用太阳光作为UV源的地方，电力不总是可以得到的。然而，在灯操作的系统的情况下，自主系统也将是有利的。

因此，在现有技术中仍然有找到水和其他流体的净化的新的技术方案的需求。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地克服上述问题，并且提供UV辐射控制的光响应层，所述光响应层例如可以被用在流体净化系统中的光响应层组件中。

根据本发明的第一个方面，这个和其他目的由一种光响应层来实现，所述光响应层包括第一区域，所述第一区域包括第一材料，所述第一材料包括具有光响应部分(photo-responsive moiety)的分子，其中当光响应部分暴露于光活化照射时，所述光响应层的第一区域能够进行可逆的几何改变。通过使用这样的光响应层，可能将光响应层的几何形状从当未暴露于光活化照射时的第一几何形状的第一状态，转变为当暴露于光活化照射时的第二几何形状的第二状态。有利地，当光响应部分未暴露于光活化照射时，第一区域能够进行相反的几何改变。从而，通过使用合适的光活化照射，光响应层可以在不活动状态和活动状态之间反复地可逆地转变。该层可以有利地被用来控制通过水净化系统的流动。然而，该层也可以被用于其中期望通过照射进行几何的控制的其他技术应用，例如在功能表面的领域中。

在本发明的实施例中，几何改变提供光响应层的形貌改变，诸如层的厚度的改变或者导致凸出和/或凹陷的形成的改变。

在本发明的实施例中，光响应层的第一材料包括第一分子排列相。从而，相比使用包括随机分布分子的材料，几何改变的转变可以被增大。

用于光活化照射的波长取决于使用哪种光响应部分。照射应该具有诱导光响应层中的光响应的波长。在本发明的实施例中，光活化照射是UV辐射，例如在100nm到400nm范围内。通过使用响应于UV辐射的光活性部分，在例如水净化系统中提供对自主响应有用的层。

在本发明的实施例中，第一材料是液晶聚合物材料，例如具有网络结构。通过使用液晶聚合物材料与光响应部分组合，可以获得分子排列的更宽范围的可能性。例如，第一分子排列相可以是诸如手性向列相之类的向列相。从而，当暴露于光活化照射时，液晶聚合物材料中的分子排列将例如改变为导致在z方向上的几何延伸的各向同性排列，从而当暴露于光活化照射时提供在层的表面上的凸出。

在本发明的实施例中，光响应部分是能够进行光异构化的部分。由于当进行几何改变时它是可逆的并且由于没有副产品被释放，这是优选的光反应。有利地，光响应部分包括诸如偶氮苯或其衍生物之类的偶氮化合物。可替代地，能够进行诸如反式/顺式转变之类的异构化的其他化合物可以被用于光响应部分。例如，可以使用螺恶嗪、二苯乙烯或其衍生物。发现被提供于具有分子排列的材料中的这样的部分当暴露于光活化照射时提供了分子排列和几何的有效改变。