Solvent içermeyen yeni bir teknik, süper hidrofobik ve buzlanma önleyici malzemelerin üretimini basitleştirebilir. Hemen hemen her yüzeyi aşırı derecede su geçirmez hale getirmek için kullanılabilecek teknik, uçak kanatları, biyomedikal cihazlar, sürtünme azaltma sistemleri, pil elektrotları ve katalizör yüzeyleri dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere çok sayıda potansiyel uygulamaya sahiptir.
Süperhidrofobik malzemeler, temas açısı (su yüzeyinin malzemenin yüzeyiyle buluştuğu açı) 150°'den fazla olan su damlacıklarını iten malzemeler olarak tanımlanır. Bu malzemeler ayrıca düşük yüzey enerjisine ve mikron ölçeğinde pürüzlü bir yüzeye sahiptir.
Bununla birlikte, bu tür malzemeleri yapmak için mevcut teknikler karmaşıktır ve genellikle sert kimyasalların kullanılmasını içerir. liderliğindeki bir araştırma ekibi James Turu ve C Fred Higgs III ABD'deki Rice Üniversitesi'nden, yaklaşık 164° temas açısına sahip süperhidrofobik yüzeyler oluşturabilen tek adımlı, solventsiz bir zımparalama yöntemi geliştirdi.
Araştırmacılar, grafen, molibden disülfür, Teflon ve bor nitrür gibi seçilmiş toz katkı maddelerini Teflon, polipropilen, polistiren, polivinil klorür ve polidimetilsiloksan gibi malzemelerin yüzeylerine sokmak için ticari zımpara kağıdı kullandılar. Zımpara kağıdı, 180 ile 2000 arasında kum içeren alüminyum oksitten yapılmıştır.
tribofilm oluşumu
Tour, "Kumlama işlemi sırasında, sürtünme yüzeyleri arasına tozun girmesi bir tribofilm oluşumunu kolaylaştırır" diye açıklıyor. “Birbirine karşı kayan yüzeylerde kimyasal tepkimede bir tribofilm oluşur ve yüzeyi suyu daha da fazla itecek şekilde işlevselleştirir.”
Higgs, "Zımparalama ayrıca alt tabakaların yüzey enerjisini düşürmek için yapısal değişikliklere ve kütle ve elektron transferine neden oluyor" diye ekliyor.
Tour, çok çeşitli yüzeylerin dakikalar içinde süper hidrofobik hale getirilebileceğini söylüyor. Fizik dünyası. Bu, zımparalanmış yüzeylerin geniş potansiyel uygulamalarını vurgular.
Higgs, "Uçak üreticileri kanatlarında buz oluşmasını istemiyorlar, gemi kaptanları bağlı okyanus mikroplarının kendilerini yavaşlatmasını istemiyorlar ve biyomedikal cihazların bakterilerin ıslak yüzeylerde biriktiği biyolojik kirlenmeyi önlemesi gerekiyor" diyor. "Bu tek adımlı, kumlama yöntemiyle üretilen sağlam, uzun ömürlü süperhidrofobik yüzeyler, bu sorunların çoğunu hafifletebilir."
Süperhidrofobik yüzeyler sertleşir
Higgs, hidrofobik yüzeyler oluşturmak için kullanılan diğer tekniklerin, uçaklar ve gemilerdeki gibi geniş yüzey alanlarına ölçeklenemediğini belirtiyor. "Burada geliştirilen gibi basit uygulama teknikleri ölçeklenebilir olmalıdır" diyor.
Sağlam süperhidrofobiklik
Süperhidrofobik malzemeler son derece sağlamdır. Gerçekten de, 100 yapışkan bant soyma testinden sonra ve havada 130°C'ye 24 saat maruz bırakıldıktan sonra bile su iticiliğini korudular. Onları 18 ay boyunca sıcak Teksas güneşinde bırakmak da özelliklerini etkilemedi. Ve malzemeler bozulmaya başladığında, aynı toz katkı maddeleriyle tekrar zımparalanarak kolayca yenilenebilirler.
Rice araştırmacıları şimdi, zımparalama tekniklerini tamamen başka bir alt tabaka tipine – şarj edilebilir piller yapmak için kullanılan metal yüzeylere – uygulamak istiyorlar. Gerçekten de, yakın zamanda lityum ve sodyum folyolar üzerinde testler bildirdiler. Tour, "Buradaki tribofilmin rolü, pil döngüsü sırasında metal biriktirme/soyulma davranışını iyileştirmek için pil elektrolitindeki gelen iyon akışını düzenlemekti" diye açıklıyor.
Araştırmacılar çalışmalarını şöyle anlatıyor: ACS Uygulanan Malzemeler.
