Tworzenie nowej generacji wyjątkowo śliskich powierzchni
Powierzchnie superhydrofobowe to takie, które są wyjątkowo odporne na wodę. „Dzięki temu, że krople po prostu zsuwają się po nich, powierzchnie te mają duży potencjał pod względem ochrony przed wilgocią i zabrudzeniami, zapobiegania zamgleniu i oblodzeniu oraz zwalczania bakterii i innych zarazków”, wyjaśnia Robin Ras, profesor fizyki materii miękkiej na Uniwersytecie w Aalto. Z tych względów materiały superhydrofobowe mogłyby być wykorzystywane w wielu zastosowaniach, w tym w sektorze lotniczym, obronnym, motoryzacyjnym, biomedycznym, inżynieryjnym i tekstylnym. Dlaczego więc nie są tak powszechne? „Powłoki superhydrofobowe są mechanicznie delikatne, co oznacza, że brakuje im trwałości i wytrzymałości wymaganej w wielu z tych zastosowań”, mówi Ras. Są to wyzwania, z którymi Ras chce się uporać. Przy wsparciu finansowanego przez UE projektu SuperRepel postanowił stworzyć nową generację wyjątkowo śliskich powierzchni.
Nagradzana technologia
Aby móc stworzyć nowe śliskie powierzchnie, Ras musiał najpierw opracować nowe technologie wytwarzania takich materiałów. „Rozpoczęliśmy od opracowania szeregu technik opartych na siłach do mapowania i skanowania heterogeniczności zwilżania oraz pomiaru sił tarcia i przylegania kropel z precyzją na poziomie nanonewtonów”, wyjaśnia badacz. Przykładem tej technologii jest skanujący mikroskop adhezji kropli, który otrzymał nagrodę Anton Paar Research Award za wyróżniającą się realizację naukową i metrologiczną.
Wprowadzenie wzmocnionych powierzchni superhydrofobowych
Według Rasa, najważniejsze wyniki projektu dotyczą wytwarzania powierzchni oraz opracowania nowych metod badania wad i właściwości zwilżania. „Pracując wspólnie z University of Electronic Science and Technology of China, wyprodukowaliśmy coś, co nazywa się wzmocnionymi powierzchniami superhydrofobowymi, które są obecnie najbardziej trwałymi powierzchniami hydrofobowymi, jakie istnieją”, mówi. Projekt przyczynił się również do lepszego przez naukowców molekularnych efektów zwilżania i śliskości kropli, co według Rasa otwiera drogę do tworzenia wysoce śliskich powierzchni hydrofobowych. „Cieszę się, że podczas tego projektu udało mi się znacząco przyczynić do rozwoju badań nad zwilżaniem”, dodaje. Jednym z efektów było nieoczekiwane odkrycie, że lepkie kropelki poruszają się szybciej niż kropelki wody w superhydrofobowych kapilarach. „To odkrycie jest bardzo interesujące pod względem naukowym i może mieć ważne implikacje dla przyszłych zastosowań w mikrofluidyce”, twierdzi Ras.
Kilka niespodziewanych wyzwań
Tak jak w przypadku większości badań, nie wszystko poszło zgodnie z planem. Weźmy na przykład badania Rasa nad nową metodą osadzania parowego do wytwarzania powłok hydrofobowych. „Pomimo że potrzebowaliśmy dużo czasu na rozpoczęcie prac, udało nam się osiągnąć sukces i jestem niezwykle zadowolony z wyników, jakie uzyskaliśmy”, mówi Ras. „Liczę na to, że w przyszłości będziemy mogli wykorzystać ten proces osadzania do dalszego rozwoju powłok repelentnych”.
Wprowadzanie suchych i trwałych materiałów na rynek
Dzięki projektowi SuperRepel, który otrzymał wsparcie ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, Ras i jego zespół badaczy stworzyli podstawy dla nowej generacji trwałych powłok hydrofobowych. „Jestem wielkim optymistą, jeśli chodzi o trwałe powierzchnie superhydrofobowe, i przewiduję, że trafią one na rynek w nieodległej przyszłości”, dodaje Ras. Sam Ras już pracuje nad komercjalizacją niektórych materiałów suchych i trwałych w trakcie projektu przy pomocy z techniki mikrostrukturyzacji.
Słowa kluczowe
SuperRepel, powierzchnie superhydrofobowe, powierzchnie śliskie, skaningowy mikroskop adhezji kropli, powierzchnie hydrofobowe, mikroprzepływy
