Nanowrinkles kunne spare milliarder i skibsfart og akvakultur

Et hold af kemiforskere fra University of Sydney Nano Institute har udviklet nanostrukturerede overfladebelægninger, der har antibegroningsegenskaber uden brug af giftige komponenter.

Biofouling - opbygning af skadeligt biologisk materiale - er et enormt økonomisk problem, koster akvakultur- og skibsfartsindustrien milliarder af dollars om året i vedligeholdelse og ekstra brændstofforbrug. Det anslås, at det øgede luftmodstand på skibsskrog på grund af biofouling koster shippingindustrien i Australien 320 millioner dollars om året om året.

Siden forbuddet mod det giftige antibegroningsmiddel tributyltin, behovet for nye ikke-giftige metoder til at stoppe marin biobegroning har været presserende.

Leder af forskergruppen, lektor Chiara Neto, sagde:"Vi er ivrige efter at forstå, hvordan disse overflader fungerer, og vi skubber også grænserne for deres anvendelse, især for energieffektivitet. Glatte belægninger forventes at være modstandsreducerende, hvilket betyder, at genstande, såsom skibe, kunne bevæge sig gennem vand med meget mindre påkrævet energi."

De nye materialer blev testet bundet til hajenet i Sydneys Watson Bay, viser, at nanomaterialerne var effektive til at modstå biobegroning i et havmiljø.

Forskningen er publiceret i ACS anvendte materialer og grænseflader .

Den nye belægning bruger 'nanowrinkles' inspireret af den kødædende Nepenthes kandeplante. Planten fanger et lag vand på de små strukturer omkring kanten af ​​dens åbning. Dette skaber et glat lag, der får insekter til at akvaplane på overfladen, før de smutter ned i kanden, hvor de fordøjes.

Nanostrukturer bruger materialer, der er konstrueret i størrelsesordenen milliardtedele af en meter - 100, 000 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår. Lektor Netos gruppe i Sydney Nano udvikler materialer i nanoskala til fremtidig udvikling i industrien.

Biobegroning kan forekomme på enhver overflade, der er våd i længere tid, for eksempel akvakulturnet, marine sensorer og kameraer, og skibsskrog. Den glatte overflade udviklet af Neto-gruppen stopper den indledende vedhæftning af bakterier, hæmmer dannelsen af ​​en biofilm, hvorfra større marine begroningsorganismer kan vokse.

Det tværfaglige team fra University of Sydney inkluderede biofouling-ekspert professor Truis Smith-Palmer fra St Francis Xavier University i Nova Scotia, Canada, som var på sabbatsbesøg i Neto-gruppen i et år, delvist finansieret af Det Naturvidenskabelige Fakultets ordning for besøgende kvinder.

I laboratoriet, de glatte overflader modstod næsten al begroning fra en almindelig art af marine bakterier, mens kontrol-teflonprøver uden smørelaget var fuldstændig tilsmudsede. Ikke tilfreds med at teste overfladerne under stærkt kontrollerede laboratorieforhold med kun én type bakterier, testede holdet også overfladerne i havet, med hjælp fra havbiolog professor Ross Coleman.

Testoverflader blev fastgjort til svømmenet ved Watsons Bay-bade i Sydney Harbour i en periode på syv uger. I det meget barske havmiljø, de glatte overflader var stadig meget effektive til at modstå begroning.

Antifouling-belægningerne er formbare og gennemsigtige, hvilket gør deres applikation ideel til undervandskameraer og sensorer.