Nye vandtætnings- og antifouling-materialer udviklet

'Grønt' projekt ledet af Swansea-forskere kunne erstatte dyrere og farligere materialer, der bruges til vandtætning og antifouling/dugdannelse.

Nye materialer er blevet udviklet af forskere i Energy Safety Research Institute (ESRI) ved Swansea University, som er ugiftige, økonomisk og viser løfte om at erstatte dyrere og farligere materialer, der bruges til vandtætning og antifouling/tåge.

En ny klasse af nanomaterialer med justerbar befugtning har vigtige anvendelser lige fra antifouling til vandtætte overflader. Materialer lavet af forskere ved Swansea University er billige, ugiftig og kan påføres på en række forskellige overflader via spray- eller spin-coating.

Forskerne ledet af Dr. Shirin Alexander og professor Andrew Barron rapporterede deres fund i American Chemical Society open access journal ACS Omega .

De spraycoatede nanomaterialer giver både en tekstur til overfladerne, uanset underlaget, og den kemiske funktionalitet, der kan ændre overfladen fra superhydrofil (vandbefugtning) til superhydrofob (vandafvisende) baseret på valget af skræddersyet funktionalitet.

Fremstilling og test af materialer med lav overfladeenergi til høj overfladeenergi blev udført af Wafaa Al-Shatty, en masterstuderende ved Energy Safety Research Institute på Swansea University Bay Campus.

der, hun syntetiserede aluminiumoxid-nanopartikler ved hjælp af lineære og forgrenede kulbrinte-carboxylsyrer (med forskellige overfladeenergier) for at demonstrere, at hydrofobicitet let kan indstilles baseret på arten af ​​den kemiske funktionalitet. Forskningen viser, at subtile ændringer i den organiske kæde muliggør kontrol af overfladens fugtighed, ruhed, overfladeenergi og nanopartiklernes evne til at opføre sig som overfladeaktive midler.

Både hydrofobicitet og hydrofilicitet forstærkes af ruhed. Nanopartikler med methoxy (-OCH3) funktionalitet udviser høj overfladeenergi og derfor superhydrofilicitet egenskaber. På den anden side reducerer forgrenede kulbrinter overfladeenergien. Spiky (forgrenede) kæder er den første forsvarslinje mod vand sammen med overfladeruhed (forårsaget af nanopartikler i begge tilfælde). Dette minimerer kontakt mellem overfladen og vanddråber, som tillader dem at glide af.

At være superhydrofob, et materiale skal have en vandkontaktvinkel større end 150 grader, mens superhydrofile overflader er materiale, hvis overflader udviser vandkontaktvinkler på under 10 grader. Kontaktvinkel er den vinkel, hvor vandoverfladen møder materialets overflade.

Det kulbrintebaserede superhydrofobe materiale kan være en "grøn" erstatning for dyre, farlige fluorcarboner, der almindeligvis anvendes til superhydrofobe applikationer. "De er også i stand til at reducere grænsefladespændingen af ​​forskellige olie-vand-emulsioner ved at opføre sig som overfladeaktive midler (overfladeaktive stoffer)", sagde Alexander. Forståelsen af ​​forholdet mellem de superhydrofobe og superhydrofile nanopartikler og den resulterende oliestabilitet, emulsionsegenskaber og grænsefladespænding ved olie/vand-grænsen er meget lærerig, hvilket giver indsigt, der i høj grad kan gavne den fremtidige udvikling af større effektivitet i indvindingen af ​​olie gennem metoder til forbedret olieudvinding (EOR).

Teamet arbejder på at forbedre materialets holdbarhed på forskellige underlag, samt se på storskala påføring på overflader.