Uus lahustivaba tehnika võib lihtsustada superhüdrofoobsete ja jäätumisvastaste materjalide tootmist. Tehnikal, mida saab kasutada peaaegu iga pinna äärmiselt vetthülgavaks muutmiseks, on palju potentsiaalseid rakendusi, sealhulgas (kuid mitte ainult) lennukitiivad, biomeditsiiniseadmed, takistuse vähendamise süsteemid, aku elektroodid ja katalüsaatoripinnad.
Superhüdrofoobsed materjalid on need, mis tõrjuvad veepiisku kokkupuutenurgaga (nurk, mille all vee pind puutub kokku materjali pinnaga) üle 150°. Nendel materjalidel on ka madal pinnaenergia ja kare pind mikroni skaalal.
Praegused meetodid selliste materjalide valmistamiseks on aga keerulised ja hõlmavad sageli karmide kemikaalide kasutamist. Teadlaste meeskond eesotsas Jamesi tuur ja C Fred Higgs III USA Rice'i ülikool on nüüdseks välja töötanud üheastmelise lahustivaba lihvimismeetodi, mis võimaldab luua superhüdrofoobseid pindu, mille kontaktnurk on peaaegu 164°.
Teadlased kasutasid kaubanduslikku liivapaberit valitud pulbriliste lisandite, nagu grafeen, molübdeendisulfiid, teflon ja boornitriid, lisamiseks materjalide, sealhulgas tefloni, polüpropüleen, polüstüreen, polüvinüülkloriid ja polüdimetüülsiloksaan, pindadele. Liivapaber valmistati alumiiniumoksiidist teradega 180–2000.
Tribofilmi moodustumine
"Sisseliivamise käigus hõlbustab pulbri sisseviimine hõõrduvate pindade vahele tribofilmi moodustumist," selgitab Tour. "Tribofilm moodustub keemilise reaktsiooni käigus üksteise vastu libisevatel pindadel ja funktsionaliseerib pinna, et tõrjuda vett veelgi."
"Lihvimine kutsub esile ka struktuurimuutusi ning massi ja elektronide ülekande, et alandada substraatide pinnaenergiat," lisab Higgs.
Laias valikus pindu saab mõne minutiga superhüdrofoobseks muuta, räägib Tour Füüsika maailm. See tõstab esile lihvitud pindade võimalike rakenduste laia valikut.
"Lennukitootjad ei taha, et nende tiibadele tekiks jääd, laevakaptenid ei taha, et ookeani mikroobid pidurdavad neid ja biomeditsiinilised seadmed peavad vältima bioloogilist saastumist, kus bakterid kogunevad märgadele pindadele," ütleb Higgs. "Selle üheastmelise sisseliivamismeetodi abil toodetud tugevad ja kauakestvad superhüdrofoobsed pinnad võivad paljusid neist probleemidest leevendada."
Superhüdrofoobsed pinnad kõvenevad
Higgs märgib, et teised hüdrofoobsete pindade tekitamiseks kasutatavad tehnikad ei saa ulatuda suurtele pindadele, näiteks lennukitel ja laevadel. "Lihtsad rakendustehnikad, nagu siin välja töötatud, peaksid olema skaleeritavad, " ütleb ta.
Tugev superhüdrofoobsus
Superhüdrofoobsed materjalid on äärmiselt vastupidavad. Tõepoolest, need jäid vetthülgavaks isegi pärast 100 kleeplindi koorimiskatset ja pärast 130-tunnist 24 °C õhu käes hoidmist. Nende omadusi ei mõjutanud ka nende 18 kuuks kuuma Texani päikese kätte jätmine. Ja kui materjalid hakkavad ebaõnnestuma, saab neid lihtsalt värskendada, lihvides need uuesti samade pulbriliste lisanditega.
Rice'i teadlased soovivad nüüd rakendada oma sisselihvimistehnikat teist tüüpi substraadile - laetavate akude valmistamiseks kasutatavatele metallpindadele. Tõepoolest, nad teatasid hiljuti liitium- ja naatriumfooliumi testidest. "Tribofilmi roll oli siin reguleerida aku elektrolüüdis sissetulevat ioonivoogu, et parandada metalli sadestumise / eemaldamise käitumist aku tsükli ajal," selgitab Tour.
Teadlased kirjeldavad oma tööd aastal ACS rakenduslikud materjalid.
