Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Nyt mikroskop sætter rekord for visualisering af overfladebefugtningsegenskaber

Mikroskopets dråbesonde på en superhydrofob gylden fuglevinge (Troides aeacus) sommerfuglevinge. Kredit:Matti Hokkanen / Aalto University

Mikroskopet er 1000 gange mere præcist end nuværende teknikker, muliggør oprettelse af befugtningskort som et nyt koncept for hydrofob overfladekarakterisering.

Befugtning er et dagligdags fænomen, der repræsenterer, hvor godt væske spredes på en overflade. Når vand kommer i kontakt med en ekstremt vandafvisende, eller 'superhydrofobisk' overflade, dråber perler op og ruller let af. Aalto -universitetets forskere har udviklet en måleteknik kaldet Scanning Droplet Adhesion Microscopy (SDAM) for at forstå og karakterisere befugtningsegenskaberne for superhydrofobiske materialer.

"Vores nye mikroskop vil fremme forståelsen af, hvordan befugtning opstår fra overflademikrostrukturer. Måleinstrumentet kan også detektere mikroskopiske defekter af overfladen, som kunne give belægningsproducenter mulighed for at kontrollere kvaliteten af ​​materialer. Defekter ved selvrensning, anti-isning, anti-dug, anti-korrosion eller anti-biofouling produkter kan udsætte den funktionelle integritet af hele overfladen, " forklarer professor Robin Ras fra Aalto University School of Science.

SDAM er ekstremt følsomt og 1000 gange mere præcist end de nuværende state-of-the-art befugtningskarakteriseringsmetoder. Det har også evnen til at måle små funktioner og inkonsekvenser af overflader med mikroskalaopløsning. Eksisterende instrumenter til måling af dråbeadhæsionskræfter registrerer kun kræfter ned til et mikronewtonniveau – ikke følsomme nok til superhydrofobe overflader.

"Vi har brugt en dråbe vand til at måle en overflades vandafvisende egenskaber ved at registrere den meget lille nanonewtonkraft, når dråben rører overfladen, og når den skilles fra overfladen. Ved at måle mange steder med mikrometerafstand mellem målingen point, vi kan konstruere et todimensionelt billede af overfladens frastødningsevne, kaldet et befugtningskort, "forklarer professor Quan Zhou fra Aalto University School of Electrical Engineering.

Befugtningskort er et nyt koncept for hydrofob overfladekarakterisering og åbner et vindue til at undersøge struktur-egenskabsforhold i overfladebefugtning.

Indtil nu, 'kontaktvinkelmåling' har været den typiske metode til måling af befugtningsegenskaber af overflader. Det er tilbøjeligt til unøjagtigheder, selvom, til overflader, der er meget væskeafvisende. I modsætning til måling af kontaktvinkel, SDAM kræver ikke en direkte sigtelinje, som gør det muligt at måle ujævne overflader såsom tekstiler eller biologiske overflader. SDAM kan også detektere befugtningsegenskaber af mikroskopiske funktionelle træk, som tidligere var meget svære at måle. Disse mikroskopiske funktioner er vigtige i mange biochips, kemiske sensorer og mikroelektromekaniske komponenter og systemer.


Varme artikler