Super vandafvisende materialer er nu holdbare nok til den virkelige verden

Superhydrofobe overflader afviser vand som intet andet. Dette gør dem yderst anvendelige til antimikrobielle belægninger, som bakterier, vira og andre patogener kan ikke klamre sig til deres overflader. Imidlertid, superhydrofobe overflader har en stor fejl - de er ekstremt modtagelige for sår, ridser eller buler. Hvis en superhydrofob overflade bliver beskadiget, det beskadigede område kan fange væsker, og fordelene ved belægningen går tabt. Nu, imidlertid, et samarbejde mellem forskere i Kina og Finland har udviklet en panserbelagt superhydrofob overflade, som kan modstå gentagne slag fra skarpe og stumpe genstande, og stadig afviser væsker med verdensrekordeffektivitet.

Forskningen - som er forsiden af ​​denne uges udgave af Natur - har designet superhydrofobe overflader, der kan være lavet af metal, glas, eller keramik. Overfladens superhydrofobe egenskaber kommer fra strukturer i nanostørrelse spredt ud over den. Tricket er at mønstre overfladen af ​​materialet med en honeycomb-lignende struktur af små omvendte pyramider. Det skrøbelige vandafvisende kemikalie er derefter belagt på indersiden af ​​honeycomb. Dette forhindrer enhver væske i at klæbe til overfladen, og den skrøbelige kemiske belægning er beskyttet mod beskadigelse af pyramidens vægge.

"Bransen kan laves af næsten ethvert materiale, det er sammenkoblingen af ​​overfladerammen, der gør den stærk og stiv, siger professor Robin Ras, en fysiker ved Aalto Universitet, hvis forskergruppe var en del af projektet. "Vi lavede rustningen med honningkager i forskellige størrelser, former og materialer. Det smukke ved dette resultat er, at det er et generisk koncept, der passer til mange forskellige materialer, giver os fleksibiliteten til at designe en bred vifte af holdbare vandtætte overflader."

Ud over deres nyttige antimikrobielle egenskaber til biomedicinsk teknologi, superhydrofobe overflader kan også bruges mere generelt i enhver applikation, der kræver en væskeafvisende overflade. Et eksempel er fotovoltaik, hvor opbygningen af ​​fugt og snavs over tid blokerer for mængden af ​​lys, de kan absorbere, hvilket reducerer elproduktionen. At lave et solpanel ud af en superhydrofob glasoverflade vil bevare deres effektivitet over lange perioder. Desuden, da solceller ofte er på hustage og andre vanskeligt tilgængelige steder, de afvisende belægninger ville reducere mængden af ​​rengøring, der er nødvendig.

"Ved at bruge det afkoblede design, vi introducerer en ny tilgang til at designe en robust superhydrofob overflade. Vores fremtidige arbejde ville være at skubbe denne metode yderligere, og at overføre robuste superhydrofobe overflader til forskellige materialer og dets kommercialisering, " sagde professor Xu Deng, lederen af ​​gruppen ved University of Electronic Science and Technology i Kina i Chengdu, som deltog i denne forskning.

Andre ønskelige anvendelser for superhydrofobe overflader omfatter i maskiner og på køretøjer, hvor forholdene kan være meget hårde for skøre materialer i lange perioder. For at simulere disse arbejdsmiljøer, forskerne udsatte deres nye overflader for ekstreme forhold, inklusive bagning ved 100 °C nonstop i uger, nedsænke dem i stærkt ætsende væsker i timevis, sprænge dem med højtryksvandstråler, og udsætte dem for fysisk anstrengelse i ekstrem fugtighed. Overfladerne var stadig i stand til at afvise væske lige så effektivt som før.

Nu hvor styrkerne ved dette nye materialedesign er blevet demonstreret, fremtidig forskning vil udforske dets brede potentiale i applikationer i den virkelige verden.