Sjældne jordarter bliver kun vandafvisende, når de bliver ældre

Overflader, der er blevet belagt med sjældne jordarters oxider, udvikler kun vandafvisende egenskaber efter kontakt med luft. Selv ved stuetemperatur, kemiske reaktioner begynder med kulbrinter i luften. I journalen Videnskabelige rapporter , forskere fra universitetet i Basel, det schweiziske nanovidenskabsinstitut og Paul Scherrer-instituttet rapporterer, at det er disse reaktioner, der er ansvarlige for den hydrofobe effekt.

Sjældne jordarter er metaller, der findes i sjældne jordarters mineraler. De bruges i dag i blandt andet, katalysatorer og batterier til biler, i produktion af skærme og lamper, og som kontrastmiddel ved magnetisk resonansbilleddannelse. Deres brede vifte af applikationer betyder, at der er stor efterspørgsel efter sjældne jordarter, og denne efterspørgsel er konstant stigende.

Yderligere anvendelser af sjældne jordarter blev åbnet op efter amerikanske forskere rapporterede i 2013, at overflader, der er blevet belagt med sjældne jordarters oxider, bliver vandafvisende.

Forskere fra universitetet i Basel, det schweiziske nanovidenskabsinstitut og Paul Scherrer Instituttet har nu arbejdet sammen med firmaet Glas Trösch for at undersøge disse hydrofobe egenskaber nærmere.

Vandafvisende udvikler sig først efter kemiske reaktioner

Forskerne har belagt glasstykker med sjældne jordarters oxider, nitrider og fluorider og analyseret, hvor godt de kunne fugtes med vand.

De kunne ikke detektere nogen hydrofobe egenskaber, når belægningen var frisk aflejret. Det var kun kemiske reaktioner med gasformige kulbrinter fundet i den omgivende luft, der øgede overfladernes ruhed og reducerede befugtning med vand.

De gasformige organiske forbindelser fra den omgivende luft adsorberes først af overfladen og reagerer derefter med oxiderne til dannelse af carbonater og hydroxider, indtil overfladen er fuldstændig dækket af disse forbindelser. Denne proces foregår selv ved stuetemperatur.

"Vi var overraskede over, at den hydrofobe effekt var forårsaget af overfladeældningen, siger professor Ernst Meyer, fra Institut for Fysik ved Universitetet i Basel, kommentere resultaterne af projektet støttet af Kommissionen for Teknologi og Innovation (CTI). Disse konklusioner er meget afslørende fra et videnskabeligt synspunkt, fordi katalytiske processer også ofte finder sted ved stuetemperatur, hvilket gør det vigtigt at forstå overfladens fysiske egenskaber.

De undersøgte materialer er, imidlertid, uegnet til industriel produktion af vandafvisende glasoverflader, fordi glasset kræver en sofistikeret opbevaringsproces, før det viser de ønskede hydrofobe egenskaber.