Anonim

Spider-inspirovaný vodu odpuzující povrch by mohl vést k samočisticímu oknu

Věda

Darren Quick

26. února 2010

Nový ultra-odpuzující vodní povrch napodobuje chloupky na těle pavouků

V posledních letech byl lotosový list určen vědcům, kteří se chtějí vyvíjet vysoce technologicky odpuzující povrchy. Nyní inženýrští vědci vytvořili to, co říkají, "téměř dokonalé hydrofobní rozhraní" tím, že půjčují od jiných přírodních divů - pavouků. Reprodukcí, na malých kouscích z plastu, tvaru a vzory chvilkových chloupků, které rostou na těle pavouků, vědci vytvořili to, co může být, pokud vůbec, nejvíce povrchní vodní fóbie.

Potenciální aplikace pro povrch odpuzující ultravysokou vodu vyvinutý na University of Florida (UF) je mnoho. Když se voda z povrchu vylévá, zvedá a nese s sebou nečistoty, což samo očišťuje povrch. Jako takový je ideální pro některé obaly potravin, nebo okna, nebo solární články, které musí zůstat čisté, aby shromažďovaly sluneční světlo. Také by bylo možné, aby konstruktéři plavidel potápěli lodě s loděmi pro rychlejší a výkonnější lodě.

Wolfgang Sigmund, profesor vědy o materiálech a inženýrství UF, začal pracovat na projektu asi před pěti lety poté, co vybral práci kolegy. Experimentoval s mikroskopickými vlákny, když se obrátil na pavouky, které biologové poznají alespoň po dobu jednoho století za své voděodpudivé vlasy. Pavouci používají tyto vlasy, aby zůstaly suché nebo se vyhnuly utopení, s vodními pavouky, které zachycují vzduchové bubliny a naklápějí je pod vodou, aby dýchaly.

Sigmund říká, že zpočátku vyrobil všechna vlákna stejnou velikost a vzdálenost od sebe. Ale zjistil, že pavoukovité vlasy jsou dlouhé a krátké a různě zakřivené a rovné, tvořící povrch, který je jenom jednotný. Rozhodl se pokusit se napodobit tento náhodný, chaotický povrch plastickými chloupky s různou velikostí, avšak v průměru kolem 600 mikronů nebo milionů metru. Výsledkem byl ultra-vodě odpuzující povrch.

"Většina lidí, kteří publikují v této oblasti, vždy chodí po těchto dokonalých strukturách a my jsme první, kteří ukazují, že špatné jsou ty lepší, " řekl Sigmund. "Samozřejmě je to nález v laboratoři. To není něco, co očekáváte od teorie. "

Podrobné fotografie vodních kapiček na čtvercových plastových destičkách ukazují, že kapičky udržují svůj sférický tvar, ať už stojí nebo se pohybují. Kvapky vyčnívají na většinu ostatních povrchů, přitahují-li se za druhou chvost. Sigmund prohlásil, že jeho povrch je první, který dopravuje kapky bez ocasu.

Také, na rozdíl od mnoha vodu odpuzujících povrchů, se toto spíše opírá o mikroskopický tvar a vzory materiálu - spíše než jeho složení.

Jinými slovy, fyzika, ne chemie, je to, co z ní činí vodu odpuzující. Teoreticky to znamená, že technika by mohla přeměnit i ty nejvíce vodovzdorné materiály - řekněme, houby - na vodu. Znamená to také, že Sigmundovy povrchy nikdy nevypouštějí nebezpečné chemikálie. Za předpokladu, že je povrchový materiál sám o sobě bezpečný, takže jeho odpuzující vodu nepředstavuje žádná nová rizika.

Povrch funguje stejně dobře s horkou nebo studenou vodou a Sigmund říká, že variace povrchu také odpuzuje olej, první pro průmysl.

Vytvoření povrchu, který odpuzuje vodu nebo olej, zahrnuje aplikaci membrány naplněné dírou na polymer, zahřívání obou a odlepení membrány. Vyrobeno z tepla, polymer vystupuje z otvorů v požadovaných tenkých, náhodně velkých vláknech.

I když je to levné, je těžké vyrábět úspěšné povrchy s velkou spolehlivostí a je třeba vyvinout různé techniky, aby se povrchy dostaly v komerčně dostupných množstvích a velikostech, řekl Sigmund. Také řekl, že je zapotřebí více výzkumu, aby byly povrchy odolné vůči poškození.

Článek o povrchu se objevuje v tomto měsíčním vydání časopisu Langmuir .

Nový ultra-odpuzující vodní povrch napodobuje chloupky na těle pavouků

Doporučená Redakce Choice