Nanopartikelbaseret belægning hjælper med at stoppe vand fra perler

Når der falder regn på et glasvindue eller et plastik ovenlysdæksel, den danner ofte perler. Det er fordi disse overflader typisk er hydrofobe, hvilket betyder, at de afviser vand.

Men en gennemsigtig, nanopartikelbaseret belægning udviklet af forskere fra Agricultural Research Service kan hurtigt ændre overflader fra hydrofobe til hydrofile, så regnen ikke perler op, og din synlighed er ikke forringet.

Når regndråber kommer i kontakt med spray-on-belægningen, de spredte sig, i stedet for perler, forklarer kemiker Sanghoon Kim, der stod i spidsen for nanopartikelstudierne.

Udover den potentielle anvendelse på vinduer, belægningen kan også påføres solpaneler, for at forhindre snavs i at forstyrre deres ydeevne.

Hvad mere er, Kim og kolleger har observeret, at belægningen fungerer godt på andre materialer, herunder plexiglas og metaller såsom rustfrit stål.

Kim, kemiker Atanu Biswas, og fysikforsker Kervin Evans - alle ved ARS National Center for Agricultural Utilization Research i Peoria, Illinois-skabte belægningens nanopartikler ved hjælp af kun et par laboratoriekemikalier på hylden, herunder et ag-produceret protein.

Fra start til slut, produktion af nanopartikler tager mindre end en time, involverer enkle procedurer med billige kemikalier, og kræver ikke specialudstyr eller kostbar opvarmning.

I et proof-of-concept eksperiment, forskerne brugte bovint serumalbumin som deres protein og ethylcyanoacrylat som udgangsmateriale, der er nøglen til at skabe nanopartikler. Bovint serumalbumin er et produkt fra kvægindustrien. Ethylcyanoacrylat er en vigtig komponent i det, der almindeligvis er kendt som "superlim".

Enkelt sagt, nanopartiklerne blev dannet, da ethylcyanoacrylat reagerede med bovint serumalbumin i en opløsning af forsuret ethanol. Drejning af denne blanding i en centrifuge fjernede eventuelle biprodukter af reaktionen, hvilket resulterer i nanopartikler suspenderet i opløsningen.

Påføring af belægningen er hurtig og let. Det eneste, der skal til, er at sprøjte det på rent glas eller en anden anbefalet overflade, skyl derefter med vand.

Kim, Biswas, og Evans dokumenterede deres resultater i en fagfællebedømt videnskabelig artikel, der blev offentliggjort i 2013 i Colloids and Surfaces B:Biointerfaces.

I en opfølgende undersøgelse, Kim og kollega Yeon Seok Kim, fra National Institute of Standards and Technology, brugte gliadin- et protein fra hvede- til at demonstrere, at deres proces kan anvendes på både plante- og animalsk afledte proteiner. En artikel offentliggjort i år i Journal of Nanoparticle Research har detaljer.

Typisk, planteproteiner er billigere end dem fra animalske kilder. Uanset hvilken landbrugskilde der vælges, uformelle omkostningsestimater tyder på, at den nye belægning kunne laves til samme eller mindre pris end hydrofile belægninger, der allerede er på markedet.

Det faktum, at Peoria-belægningen er regnklar på cirka et minut, gør den tilsyneladende unik. ARS søger patent på forskningen, og forskerne leder efter branchepartnere, såsom producenter af vinduespudsningsprodukter, at kommercialisere opfindelsen.