CN108953598A - 自清洁膜系统及其形成方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

自清洁膜系统及其形成方法

背景技术

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。

发明内容

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18提供超疏水性、抗微生物特性、抗污特性和耐划伤性。膜18还可以有助于实现其中使用了膜18的周围环境洁净的空气质量。

如图2A和图2B所示，膜18还包括第一多个区域36，该第一多个区域设置在单分子层34内并且彼此间隔开，使得第一多个区域36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。也就是说，第一多个区域36在单分子层34内并沿着单分子层34定位。在一个实施例中，第一多个区域36可以沿着第一表面20彼此等距地间隔开。在其他实施例中，第一多个区域36可以沿着第一表面20在整个单分子层34上随意地间隔开。在其他实施例中，第一多个区域36可以以一定图案排列在单分子层34内。以100体积份的膜18计，第一多个区域36可以以约10体积份至约85体积份的量存在于膜18中，例如，以100体积份的膜18计，以约50体积份的量存在。

第一多个区域36中的每一个包括光催化材料，例如二氧化钛。光催化材料可以为膜18提供自清洁能力。也就是说，光催化材料可以氧化和/或蒸发存在于膜18的第一表面20上的有机材料(如角鲨烯)，如下面更详细描述的。特别地，光催化材料在暴露于例如可见光或紫外光下时可以是光活化光催化剂。

合适的光催化材料可以包括但不限于光氧化半导体、半导体氧化物、金属掺杂型氧化物、异质结材料及其组合。

在一个实施例中，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36中。可选地，光催化材料可以是二氧化钛，并且可以以锐钛矿形式存在于第一多个区域36中，这种锐钛矿形式可以表现出比金红石形式相对更高的光催化活性。在其他实施例中，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36中。此外，可以掺杂光催化材料以形成功能化光催化材料，例如功能化二氧化钛。例如，功能化光催化材料可以掺杂有金属，例如但不限于铬、钴、铜、钒、铁、银、铂、钼、镧、铌及其组合。可选地，功能化光催化材料可以掺杂有非金属，例如但不限于氮、硫、碳、硼、钾、碘、氟及其组合。在一个示例中，光催化材料可以掺杂有银。掺杂光催化材料可以改善光催化材料的太阳能响应，可以提供相对较高的光子丰度，并且可以提高光催化材料的光活性。

光催化材料可以表征为纳米颗粒，并且可以具有在纳米尺度上可测量的平均直径。可选地，光催化材料可以表征为颗粒，并且可以具有在微米尺度上可测量的平均直径。光催化材料可以具有1μm至10μm的厚度。通常，以100体积份的膜18计，光催化材料可以以约2体积份至约35体积份的量存在于膜18中。

在其他非限制性实施例中，第一多个区域36可以包括半导体氧化物，例如但不限于氧化锌、铋、氧化锡及其组合。如下面更详细阐述的，可以将半导体氧化物选择为具有适合于光催化反应的带隙分离。

在参考图2B描述的另一个实施例中，膜18可以包括第二多个区域38，该第二多个区域38设置在单分子层34内，使得第二多个区域38中的每一个邻接氟化材料并被其包围，其中第二多个区域38中的每一个包括银。第二多个区域38可以不被氟化材料覆盖。

也就是说，第二多个区域38也可以在单分子层34内并沿着单分子层34定位。在一个实施例中，第二多个区域38可以沿着第一表面20彼此等距地间隔开。在其他实施例中，第二多个区域38可以沿着第一表面20在整个单分子层34上随意地间隔开。在其他实施例中，第二多个区域38可以以一定图案排列在单分子层34内。以100体积份的膜18计，第二多个区域38可以以约10体积份至约85体积份的量存在于膜18中，例如，以100体积份的膜18计，以约25体积份的量存在。

银可以表征为纳米颗粒，并且可以具有在纳米尺度上可测量的平均直径。可选地，银可以表征为颗粒，并且可以具有在微米尺度上可测量的平均直径。通常，以100体积份的膜18计，银可以以约2体积份至约35体积份的量存在于膜18中。银可以为膜18提供防污性、抗微生物特性和空气净化特性。例如，银可以破坏微生物的细胞功能。特别地，银可以有助于实现磷脂分解，从而使得微生物细胞壁不能进行呼吸作用。

再次参考图3，膜18限定大于140°的与水的接触角40。例如，膜18可以限定大于或等于150°的与水的接触角40。这样，水、油和污染物可以在第一表面20上高效地形成珠状并移动。换句话说，水、油和污染物可以具备可移动性并沿着第一表面20高效地移动.

自清洁膜系统10可以进一步包括设置在第一边缘30附近并配置为发射电磁辐射的光源42。例如，光源42可以是紫外光发光二极管，并且电磁辐射可以具有400nm至100nm的波长。可选地，光源42可以是白炽灯泡或可见光发光二极管，并且电磁辐射可以具有740nm至380nm的波长。

现参考图4和图5，总体上示出了一种形成自清洁膜系统10的方法46。方法46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34沉积48到衬底12上。在一个实施例中，方法46可以进一步包括将由银形成的单分子层34沉积48到衬底12上。作为非限制性示例，沉积48可以包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、浸渍、擦拭、喷雾、弯液面涂覆、湿式涂覆、其组合等。沉积48可以包括形成物理性吸附(即物理吸附)并与相邻分子交联的自对准单分子层34。在一个示例中，沉积48可以包括对石墨靶和聚四氟乙烯靶进行磁控溅射沉积，即共溅射。在另一示例中，沉积48可以包括在含氟气体(例如但不限于二氟乙炔气体、八氟环丁烷气体、四氟甲烷气体和六氟环氧丙烷气体)中对石墨和聚四氟乙烯进行反应性磁控溅射沉积，这样可有助于实现膜18的超疏水性。

也就是说，单分子层34可以以合适方式沉积到衬底12上，从而使得单分子层34化学地或物理地键合到衬底12。例如，对于其中衬底12由二氧化硅形成的实施例，氟化材料的每个分子可以交联到氟化材料的相邻分子，并且当单分子层34沉积到衬底12上时，可以在近侧表面26(图3)处产生新的化学键。

在沉积48之后，方法46可以包括烧蚀50单分子层34以限定第一多个空腔52(图5)，其中第一多个空腔52中的每一个空腔沿着单分子层34与第一多个空腔52中的一个相邻空腔间隔开。在另一个实施例中，烧蚀50单分子层34还可以限定第二多个空腔152，其中第二多个空腔152中的每一个空腔沿着单分子层34与第二多个空腔152中的一个相邻空腔间隔开。作为非限制性示例，烧蚀50可以包括激光烧蚀、等离子体烧蚀、紫外线烧蚀等。烧蚀50可以沿着近侧表面26去除氟化材料单分子层34的若干分子，从而限定第一多个空腔52。类似地，烧蚀50可以沿着近侧表面26去除氟化材料单分子层34的若干分子，从而限定第二多个空腔152。通常，第一多个空腔52可以从膜18的第一表面20(图2A)延伸到膜18的第二表面22(图2A)。类似地，第二多个空腔152可以从膜18的第一表面20延伸到膜18的第二表面22。

在烧蚀50之后，方法46包括将光催化材料嵌入54第一多个空腔52中的每一个中，以在衬底12上形成膜18并由此形成自清洁膜系统10。因此，膜18包括第一多个区域36(图2A)，该第一多个区域包括光催化材料。第一多个区域36设置在单分子层34内并且彼此间隔开，使得第一多个区域36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。类似地，方法46可以包括将银嵌入54第二多个空腔152中的每一个中，以在衬底12上形成膜18。因此，膜18可以包括第二多个区域38(图2B)，该第二多个区域包括银并且设置在单分子层34内，使得第二多个区域38中的每一个邻接银并被其包围。第二多个区域38也可以不被氟化材料覆盖。

嵌入54可以包括将光催化材料注入或置于单分子层34中，使得光催化材料在第一多个区域36内形成柱状物。例如，嵌入54可以包括用遮盖物57(图5)覆盖单分子层34的各部分，这样使得光催化材料仅被嵌入到第一多个空腔52中，并且没有沉积到单分子层34的顶部。用于将光催化材料嵌入54到第一多个空腔52中以形成由单分子层34包围的第一多个区域36的合适工艺包括但不限于离子束沉积、原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、化学沉淀、电泳沉积、溅射、共溅射、离子注入、蒸发、共蒸发以及脉冲激光沉积。

嵌入154还可以包括将银注入或置于单分子层34中，使得银在第二多个区域38内形成柱状物。例如，嵌入154可以包括用遮盖物57(图5)覆盖单分子层34的各部分，这样使得银仅被嵌入到第二多个空腔152中，并且没有沉积到单分子层34的顶部。用于将银嵌入54到第一多个空腔152中以形成由单分子层34包围的第二多个区域38的合适工艺包括但不限于离子束沉积、原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、化学沉淀、电泳沉积、溅射、共溅射、离子注入、蒸发、共蒸发以及脉冲激光沉积。

在另一个实施例中，虽然未示出，但方法46包括将氟化材料和功能化光催化材料同时化学吸附到衬底12上，以形成化学键合到衬底12的膜18并由此形成自清洁膜系统10。因此，膜18包括由氟化材料形成的单分子层34以及第一多个区域36，第一多个区域中的每一个由功能化光催化材料形成并且设置在单分子层34内且彼此间隔开，使得第一多个区域36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。也就是说，氟化材料和功能化化光催化材料可以沉积到衬底12上，同时地吸附到衬底12上，以及化学键合到衬底12上。衬底12的近侧表面26可以与氟化材料和功能化光催化材料同时发生化学反应，形成膜18。

在嵌入54或者同时进行化学吸附之后，膜18包括由光催化材料形成并且沿着第一表面20彼此间隔开的第一多个区域36(图3)。这些区域36可以用于从膜18上去除指纹，由此使得膜18表现出自清洁能力。在另一个实施例中，膜18可以包括由银形成并且沿着第一表面20彼此间隔开的第二多个区域38(图2B)。这些第二区域38可以用于提高膜18的抗污特性和抗微生物特性，并且还可以有助于将气味从周围环境中去除。

更具体地，再次参考图4和图5，方法46可以进一步包括用波长为400nm至100nm的电磁辐射照射56第一多个区域36，即，用紫外光照射56第一多个区域36。可选地，方法46可以进一步包括用波长为740nm至380nm的电磁辐射照射56第一多个区域36，即，用可见光照射56第一多个区域36。也就是说，可以将光源42(图3)选为发射出其波长被调整到光催化材料的带隙的电磁辐射，从而引发作为指纹而残留的角鲨烯的光催化作用，如下面更详细描述的。如本文所用，术语“带隙”是指光催化材料的价带中电子的最高允许能量级与光催化材料的导带中的最低允许能量级之间的能量差。换言之，带隙指的是使光催化材料具备导电性所需的最小光量。

方法46可以进一步包括使膜18和角鲨烯接触58。也就是说，接触58可以包括触摸膜18，从而使得操作者将指纹、角鲨烯、有机物质和/或油残留到第一表面20上(图3)。油可以包括脂肪酸的油并且可以天然合成，并且可以在操作者触摸膜18时施加到膜18上，或者可以例如通过喷涂或涂覆人工地施加到膜18上。角鲨烯与光催化材料(其暴露在由光源42发射的电磁辐射下)之间的接触可以引发光催化反应。更具体地说，光催化材料可以是光催化剂，例如，二氧化钛或掺杂银的二氧化钛。在光催化剂(即光催化材料)、电磁辐射(例如，紫外线)以及水(例如，来自环境条件的湿气)的存在下，光催化反应可以形成强氧化剂，并将有机物质(如角鲨烯)分解为二氧化碳和水。这样一来，光催化材料可能没有被催化反应消耗掉，而是可以仅作为非反应物来加速光催化反应。

更详细地，当具有期望波长的电磁辐射照射光催化材料(例如，二氧化钛、掺杂银的二氧化钛或者二氧化钛纳米颗粒或银纳米颗粒的混合物)时，来自光催化材料的价带的电子可以促进形成光催化材料的导带，这样又可以在价带上形成空穴并在导带中形成过量的负电荷或电子。此空穴可能有助于氧化，而电子可能有助于还原。通常，空穴可以与水结合，产生羟基基团(·OH)。空穴还可以直接与角鲨烯或其他有机材料发生反应，由此提高膜18的整体自清洁效率。类似地，光催化材料54的周围环境中的氧可以被电子还原，形成超氧离子(·O₂-)，而这种超氧离子(·O₂-)转而可以对存在于膜18上的有机材料进行氧化。因此，方法46可以包括氧化60角鲨烯。对于包括银的实施例，羟基基团还可以分解微生物细胞壁和细胞质壁的磷脂部分，使得微生物因缺乏呼吸作用而死亡，这样又可以将存在于膜18上的有机物质分解并且还有利于实现膜18的抗污性和抗沾污性。

另外，在与电子复合之前，空穴可能会被捕获。对于这种情况，可以将光催化材料功能化。例如，该方法可以包括将二氧化钛掺杂有例如钯或钌。钯或钌可以用作电催化剂，并且可以增加电子向氧分子的转移，这继而可以减少电子和空穴复合的发生。

此外，存在于单分子层34处的膜18上而不是与第一多个区域36直接接触的有机材料可以与第一表面20(图3)处于动态平衡状态，并且可以朝向膜18(即第一多个区域36)上的相对较高能量位置扩散。因此，方法46还可以包括沿着膜18将角鲨烯从单分子层34扩散62到第一多个区域36中的至少一个区域。为了改善这种扩散，可以对光源42加以调整，从而发射出其波长被调整至角鲨烯和氟化材料的振动共振的电磁辐射。这种调整可以使角鲨烯或指纹能够沿着单分子层34摆动或移动到第一多个区域36，在那里，角鲨烯可以经历如上所述的光催化反应。可选地或另外地，膜18还可以例如通过红外辐射进行加热，以便进一步改善穿过单分子层34朝向第一多个区域36的扩散。

因此，方法46可以进一步包括蒸发64角鲨烯。更具体地，一旦角鲨烯接触到了第一多个区域36处的光催化材料，角鲨烯就可以被光解成较低蒸气压大小的小块或部分，它们可以从膜18上蒸发掉，从而从膜18上去除指纹或角鲨烯。因此，自清洁膜系统10的特点可以在于具备自清洁程度。也就是说，膜18可以通过去除(例如，氧化60和蒸发64)因操作者触摸而残留的指纹、角鲨烯、油和/或有机材料来对衬底12加以保护。因此，自清洁膜系统10和方法46可以为显示系统、镜片、传感器和表面提供出色的美感、清洁程度和可读性。具体地，膜18可以是相对较薄的，具备超疏水性、透明性、抗刮擦性、耐用性和坚韧性，并且可以是硬涂层(即可以具有大于17.5GPa的硬度和大于150GPa的弹性模量)。

虽然已经详细描述了用于执行本公开的最佳方式，但是，熟悉本公开所涉及的领域的技术人员将认识到用于在所附权利要求的范围内实践本公开的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

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。

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料并被其包围，其中所述第二多个区域中的每一个包括银。

6.一种形成自清洁膜系统的方法，所述方法包括：

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，烧蚀所述单分子层以在其中限定第一多个空腔，其中所述第一多个空腔中的每一个空腔沿着所述单分子层与所述第一多个空腔中的一个相邻空腔间隔开；以及

在烧蚀之后，将光催化材料嵌入所述第一多个空腔中的每一个中，以在所述衬底上形成膜并由此形成所述自清洁膜系统；

其中所述膜包括第一多个区域，所述第一多个区域包括所述光催化材料；

其中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。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括使所述膜和角鲨烯接触。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括将所述角鲨烯沿着所述膜从所述单分子层扩散到所述第一多个区域中的至少一个区域。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括氧化所述角鲨烯。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括蒸发所述角鲨烯。